Ein Leitfaden für Anfänger zum Python-Zeitmodul

Im vorherigen Abschnitt haben Sie gelernt, dass Sie die Python-Zeit mit einer Gleitkommazahl verwalten können, die die seit Beginn einer Ära verstrichene Zeit darstellt.

Merriam-Webster definiert eine Ära als:

Das wichtige Konzept, das hier zu verstehen ist, ist, dass Sie beim Umgang mit Python-Zeit einen Zeitraum berücksichtigen, der durch einen Startpunkt identifiziert wird. Beim Rechnen nennen Sie diesen Startpunktepoch.

Die Epoche ist also der Ausgangspunkt, an dem Sie den Zeitablauf messen können.

Wenn Sie beispielsweise die Epoche als Mitternacht am 1. Januar 1970 UTC definieren - die Epoche, wie sie unter Windows und den meisten UNIX-Systemen definiert ist -, können Sie Mitternacht am 2. Januar 1970 UTC als86400ekunden seit der Epoche darstellen .

Dies liegt daran, dass eine Minute 60 Sekunden, eine Stunde 60 Minuten und ein Tag 24 Stunden umfasst. 2. Januar 1970 UTC ist nur einen Tag nach der Epoche, daher können Sie grundlegende Mathematik anwenden, um zu diesem Ergebnis zu gelangen:

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Es ist auch wichtig zu beachten, dass Sie die Zeit vor der Epoche noch darstellen können. Die Anzahl der Sekunden wäre nur negativ.

Zum Beispiel würden Sie Mitternacht am 31. Dezember 1969 UTC (unter Verwendung einer Epoche vom 1. Januar 1970) als-86400 Sekunden darstellen.

Während der 1. Januar 1970 UTC eine übliche Epoche ist, ist er nicht die einzige Epoche, die beim Rechnen verwendet wird. Tatsächlich verwenden unterschiedliche Betriebssysteme, Dateisysteme und APIs manchmal unterschiedliche Epochen.

Wie Sie zuvor gesehen haben, definieren UNIX-Systeme die Epoche als 1. Januar 1970. Die Win32-API definiert die Epoche dagegen alsJanuary 1, 1601.

Sie könnentime.gmtime() verwenden, um die Epoche Ihres Systems zu bestimmen:

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Im Verlauf dieses Artikels erfahren Sie mehr übergmtime() undstruct_time. Im Moment wissen Sie nur, dass Sietime verwenden können, um die Epoche mit dieser Funktion zu entdecken.

Nachdem Sie nun mehr über das Messen der Zeit in Sekunden mithilfe einer Epoche erfahren haben, werfen wir einen Blick auf dastime-Modul von Python, um zu sehen, welche Funktionen Ihnen dabei helfen.

Erstens gibttime.time() die Anzahl der Sekunden zurück, die seit der Epoche vergangen sind. Der Rückgabewert ist eine Gleitkommazahl, um Sekundenbruchteile zu berücksichtigen:

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Die Nummer, die Sie auf Ihrem Computer erhalten, kann sehr unterschiedlich sein, da der Referenzpunkt, der als Epoche betrachtet wird, sehr unterschiedlich sein kann.

Further Reading: Python 3.7 führtetime_ns() ein, das einen ganzzahligen Wert zurückgibt, der dieselbe seit der Epoche verstrichene Zeit darstellt, jedoch nicht in Sekunden, sondern in Nanosekunden.

Das Messen der Zeit in Sekunden ist aus mehreren Gründen nützlich:

Manchmal möchten Sie jedoch möglicherweise die aktuelle Zeit als Zeichenfolge darstellen. Dazu können Sie die Anzahl der Sekunden, die Sie vontime() erhalten, intime.ctime() übergeben.

Wie Sie zuvor gesehen haben, möchten Sie möglicherweise die Python-Zeit, dargestellt als Anzahl der seit der Epoche verstrichenen Sekunden, instring konvertieren. Sie können dies mitctime() tun:

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Hier haben Sie die aktuelle Zeit in Sekunden in der Variablent aufgezeichnet und dannt als Argument anctime() übergeben, wodurch eine Zeichenfolgendarstellung derselben Zeit zurückgegeben wird.

Technical Detail: Das Argument, das Sekunden seit der Epoche darstellt, ist gemäß der Definition vonctime()optional. Wenn Sie kein Argument übergeben, verwendetctime() standardmäßig den Rückgabewert vontime(). Sie könnten also das obige Beispiel vereinfachen:

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Die vonctime() zurückgegebene Zeichenfolgendarstellung der Zeit, auch alstimestamp bezeichnet, wird mit der folgenden Struktur formatiert:

Das vorherige Beispiel zeigt den Zeitstempel eines bestimmten Moments, der von einem Computer in der Region South Central in den USA erfasst wurde. Angenommen, Sie leben in Sydney, Australien, und haben denselben Befehl im selben Moment ausgeführt.

Anstelle der obigen Ausgabe wird Folgendes angezeigt:

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Beachten Sie, dass sich die Teileday of week,day of month undhour des Zeitstempels vom ersten Beispiel unterscheiden.

Diese Ausgaben sind unterschiedlich, da der vonctime() zurückgegebene Zeitstempel von Ihrem geografischen Standort abhängt.

Note: Während das Konzept der Zeitzonen relativ zu Ihrem physischen Standort ist, können Sie dies in den Einstellungen Ihres Computers ändern, ohne es tatsächlich zu verschieben.

Die Darstellung der Zeit in Abhängigkeit von Ihrem physischen Standort heißtlocal time und verwendet ein Konzept namenstime zones.

Note: Da die Ortszeit mit Ihrem Gebietsschema zusammenhängt, berücksichtigen Zeitstempel häufig länderspezifische Details wie die Reihenfolge der Elemente in der Zeichenfolge und die Übersetzungen der Tages- und Monatsabkürzungen. ctime() ignoriert diese Details.

Lassen Sie uns etwas tiefer in den Begriff der Zeitzonen eintauchen, damit Sie die Python-Zeitdarstellungen besser verstehen können.

UTC ist der Zeitstandard, anhand dessen die gesamte Zeitmessung der Welt synchronisiert (oder koordiniert) wird. Es ist selbst keine Zeitzone, sondern ein transzendenter Standard, der definiert, was Zeitzonen sind.

Die UTC-Zeit wird mitastronomical time, bezogen auf die Erdrotation, undatomic clocks genau gemessen.

Zeitzonen werden dann durch ihren Versatz von UTC definiert. In Nord- und Südamerika liegt die Central Time Zone (CT) beispielsweise fünf oder sechs Stunden hinter UTC und verwendet daher die Notation UTC-5: 00 oder UTC-6: 00.

Sydney, Australien, gehört dagegen zur Australian Eastern Time Zone (AET), die zehn oder elf Stunden vor UTC liegt (UTC + 10: 00 oder UTC + 11: 00).

Dieser Unterschied (UTC-6: 00 bis UTC + 10: 00) ist der Grund für die Varianz, die Sie in den beiden Ausgängen vonctime() in den vorherigen Beispielen beobachtet haben:

Diese Zeiten liegen genau 16 Stunden auseinander, was mit den oben genannten Zeitzonenversätzen übereinstimmt.

Sie fragen sich vielleicht, warum CT entweder fünf oder sechs Stunden hinter UTC liegen kann oder warum AET zehn oder elf Stunden voraus sein kann. Der Grund dafür ist, dass einige Gebiete auf der ganzen Welt, einschließlich Teilen dieser Zeitzonen, die Sommerzeit einhalten.

In den Sommermonaten treten im Allgemeinen mehrdaylight hours auf als in den Wintermonaten. Aus diesem Grund beobachten einige Gebiete im Frühling und Sommer die Sommerzeit (DST), um diese Tageslichtstunden besser nutzen zu können.

Für Orte, die die Sommerzeit beobachten, springen ihre Uhren zu Beginn des Frühlings eine Stunde voraus (und verlieren effektiv eine Stunde). Im Herbst werden die Uhren dann auf die Standardzeit zurückgesetzt.

Die Buchstaben S und D stehen für Standardzeit und Sommerzeit in Zeitzonenschreibweise:

Wenn Sie Zeiten als Zeitstempel in der Ortszeit darstellen, ist es immer wichtig zu prüfen, ob die Sommerzeit anwendbar ist oder nicht.

ctime() berücksichtigt die Sommerzeit. Die zuvor aufgeführte Ausgangsdifferenz wäre also wie folgt genauer:

Anstatt eine Zahl zur Darstellung der Python-Zeit zu verwenden, können Sie eine andere primitive Datenstruktur verwenden: atuple.

Mit dem Tupel können Sie die Zeit etwas einfacher verwalten, indem Sie einige Daten abstrahieren und lesbarer machen.

Wenn Sie die Zeit als Tupel darstellen, entspricht jedes Element in Ihrem Tupel einem bestimmten Zeitelement:

Mit den bereits erlernten Methoden können Sie dieselbe Python-Zeit auf zwei verschiedene Arten darstellen:

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In diesem Fall stellen sowohlt als auchtime_tuple dieselbe Zeit dar, aber das Tupel bietet eine besser lesbare Schnittstelle für die Arbeit mit Zeitkomponenten.

Technical Detail: Wenn Sie sich die Python-Zeit ansehen, die durchtime_tuple in Sekunden dargestellt wird (wie Sie später in diesem Artikel sehen werden), werden Sie feststellen, dass sie in1551186415.0aufgelöst wird. s statt1551186415.360564.

Dies liegt daran, dass das Tupel keine Möglichkeit hat, Sekundenbruchteile darzustellen.

Während das Tupel eine übersichtlichere Oberfläche für die Arbeit mit Python-Zeit bietet, gibt es ein noch besseres Objekt:struct_time.

Das Problem mit dem Tupelkonstrukt ist, dass es immer noch wie eine Reihe von Zahlen aussieht, obwohl es besser organisiert ist als eine einzelne, auf Sekunden basierende Zahl.

struct_time bietet eine Lösung für dieses Problem, indemNamedTuple aus Pythonscollections-Modul verwendet wird, um die Zahlenfolge des Tupels mit nützlichen Bezeichnern zu verknüpfen:

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Technical Detail: Wenn Sie aus einer anderen Sprache stammen, stehen die Begriffestruct undobject möglicherweise im Gegensatz zueinander.

In Python gibt es keinen Datentyp namensstruct. Stattdessen ist alles ein Objekt.

Der Namestruct_time leitet sich jedoch vonC-based time library ab, wobei der Datentyp tatsächlichstruct ist.

Tatsächlich verwendet dastime-Modul von Python,implemented in C, diesesstruct direkt, indem es die Header-Dateitimes.h einschließt.

Jetzt können Sie auf bestimmte Elemente vontime_objzugreifen, indem Sie den Namen des Attributs anstelle eines Index verwenden:

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Neben der Lesbarkeit und Verwendbarkeit vonstruct_time ist es auch wichtig zu wissen, dass dies der Rückgabetyp vieler Funktionen im Pythontime-Modul ist.

Die Epoche verwendet UTC als Definition und nicht als Zeitzone. Daher sind die seit der Epoche verstrichenen Sekunden nicht abhängig von Ihrem geografischen Standort.

Dies gilt jedoch nicht fürstruct_time. Die Objektdarstellung der Python-Zeit kann Ihre Zeitzone berücksichtigen oder nicht.

Es gibt zwei Möglichkeiten, einen Float, der Sekunden darstellt, instruct_time umzuwandeln:

Um einen Python-Zeit-Float in ein UTC-basiertesstruct_time zu konvertieren, bietet das Pythontime-Modul eine Funktion namensgmtime().

Sie habengmtime() schon einmal in diesem Artikel gesehen:

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Sie haben diesen Aufruf verwendet, um die Epoche Ihres Systems zu ermitteln. Jetzt haben Sie eine bessere Grundlage, um zu verstehen, was hier tatsächlich passiert.

gmtime() konvertiert die Anzahl der seit der Epoche verstrichenen Sekunden instruct_time in UTC. In diesem Fall haben Sie0 als Anzahl der Sekunden übergeben, was bedeutet, dass Sie versuchen, die Epoche selbst in UTC zu finden.

Note: Beachten Sie, dass das Attributtm_isdst auf0 gesetzt ist. Dieses Attribut gibt an, ob die Zeitzone Sommerzeit verwendet. UTC abonniert niemals die Sommerzeit, sodass das Flag bei Verwendung vongmtime() immer0 ist.

Wie Sie zuvor gesehen haben, könnenstruct_time keine Bruchsekunden darstellen, daher ignoriertgmtime() die Bruchsekunden im Argument:

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Beachten Sie, dass, obwohl die Anzahl der Sekunden, die Sie verstrichen sind, sehr nahe an2 lag, die Sekundenbruchteile von.99einfach ignoriert wurden, wie durchtm_sec=1 gezeigt.

Der Parametersecs fürgmtime() ist optional, dh Sie könnengmtime() ohne Argumente aufrufen. Dadurch wird die aktuelle Uhrzeit in UTC angezeigt:

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Interessanterweise gibt es für diese Funktion innerhalb vontime keine Umkehrung. Stattdessen müssen Sie im Python-Modulcalendarnach einer Funktion mit dem Namentimegm()uchen:

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timegm() nimmt ein Tupel (oderstruct_time, da es sich um eine Unterklasse von Tupeln handelt) und gibt die entsprechende Anzahl von Sekunden seit der Epoche zurück.

Historical Context: Wenn Sie interessiert sind, warumtimegm() nicht intime enthalten ist, können Sie die Diskussion inPython Issue 6280 anzeigen.

Kurz gesagt, es wurde ursprünglich zucalendar hinzugefügt, datime der Zeitbibliothek von C (definiert intime.h), die keine Übereinstimmungsfunktion enthält, genau folgt. Das oben erwähnte Problem schlug die Idee vor,timegm() intime zu verschieben oder zu kopieren.

Mit Fortschritten in derdatetime-Bibliothek, Inkonsistenzen bei der gepatchten Implementierung vontime.timegm() und der Frage, wie dann mitcalendar.timegm() umgegangen werden soll, lehnten die Betreuer den Patch ab und ermutigten die Verwendung vondatetime stattdessen.

Die Arbeit mit UTC ist für die Programmierung wertvoll, da es sich um einen Standard handelt. Sie müssen sich keine Gedanken über Sommerzeit, Zeitzone oder Gebietsschema machen.

Es gibt jedoch viele Fälle, in denen Sie die Ortszeit verwenden möchten. Als Nächstes erfahren Sie, wie Sie von Sekunden in Ortszeit konvertieren, damit Sie genau das tun können.

In Ihrer Anwendung müssen Sie möglicherweise eher mit der Ortszeit als mit UTC arbeiten. Dastime-Modul von Python bietet eine Funktion zum Abrufen der Ortszeit aus der Anzahl der Sekunden, die seit der Epochelocaltime() vergangen sind.

Die Signatur vonlocaltime() ähneltgmtime(), da ein optionalessecs-Argument verwendet wird, mit dem einstruct_time unter Verwendung Ihrer lokalen Zeitzone erstellt wird:

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Beachten Sie, dasstm_isdst=0. Da die Sommerzeit für die Ortszeit von Bedeutung ist, ändert sichtm_isdst zwischen0 und1, je nachdem, ob die Sommerzeit für die angegebene Zeit anwendbar ist oder nicht. Datm_isdst=0 gilt die Sommerzeit nicht für den 1. März 2019.

In den USA beginnt die Sommerzeit 2019 am 10. März. Um zu testen, ob sich das DST-Flag korrekt ändert, müssen Sie dem Argumentsecsekunden im Wert von 9 Tagen hinzufügen.

Um dies zu berechnen, nehmen Sie die Anzahl der Sekunden pro Tag (86.400) und multiplizieren diese mit 9 Tagen:

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Jetzt sehen Sie, dassstruct_time das Datum des 10. März 2019 mittm_isdst=1 anzeigt. Beachten Sie auch, dasstm_hour aufgrund der Sommerzeit ebenfalls auf8 anstelle von7 im vorherigen Beispiel gesprungen ist.

Seit Python 3.3 enthältstruct_time auch zwei Attribute, die zur Bestimmung der Zeitzone vonstruct_time nützlich sind:

Anfangs waren diese Attribute plattformabhängig, aber seit Python 3.6 sind sie auf allen Plattformen verfügbar.

Zunächst speicherttm_zone die lokale Zeitzone:

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Hier sehen Sie, dasslocaltime() einstruct_time zurückgibt, wobei die Zeitzone aufCST (Central Standard Time) eingestellt ist.

Wie Sie zuvor gesehen haben, können Sie die Zeitzone auch anhand von zwei Informationen ermitteln, dem UTC-Offset und der Sommerzeit (falls zutreffend):

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In diesem Fall können Sie sehen, dasscurrent_local21600 Sekunden hinter GMT ist, was für Greenwich Mean Time steht. GMT ist die Zeitzone ohne UTC-Offset: UTC ± 00: 00.

21600 Sekunden geteilt durch Sekunden pro Stunde (3.600) bedeutet, dasscurrent_local ZeitGMT-06:00 (oderUTC-06:00) ist.

Sie können den GMT-Offset plus den DST-Status verwenden, um abzuleiten, dasscurrent_local zur StandardzeitUTC-06:00 ist, was der zentralen Standardzeitzone entspricht.

Wie beigmtime() können Sie das Argumentsecs beim Aufrufen vonlocaltime() ignorieren und die aktuelle Ortszeit instruct_time zurückgeben:

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Im Gegensatz zugmtime() existiert die Umkehrfunktion vonlocaltime() im Pythontime-Modul. Schauen wir uns an, wie das funktioniert.

Sie verwendenasctime() zum Konvertieren eines Zeittupels oderstruct_time in einen Zeitstempel:

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Sowohlgmtime() als auchlocaltime() gebenstruct_time Instanzen für UTC bzw. Ortszeit zurück.

Mitasctime() können Sie entwederstruct_time in einen Zeitstempel konvertieren. asctime() funktioniert ähnlich wiectime(), von dem Sie weiter oben in diesem Artikel erfahren haben, außer dass Sie anstelle einer Gleitkommazahl ein Tupel übergeben. Auch das Zeitstempelformat ist zwischen den beiden Funktionen gleich.

Wie beictime() ist der Parameter fürasctime() optional. Wenn Sie ein Zeitobjekt nicht anasctime() übergeben, wird die aktuelle Ortszeit verwendet:

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Wie beictime() werden auch die Gebietsschemainformationen ignoriert.

Einer der größten Nachteile vonasctime() ist die Formatflexibilität. strftime() löst dieses Problem, indem Sie Ihre Zeitstempel formatieren können.

Möglicherweise befinden Sie sich in einer Position, in der das Zeichenfolgenformat vonctime() undasctime() für Ihre Anwendung nicht zufriedenstellend ist. Stattdessen möchten Sie möglicherweise Ihre Zeichenfolgen so formatieren, dass sie für Ihre Benutzer aussagekräftiger sind.

Ein Beispiel hierfür ist, wenn Sie Ihre Zeit in einer Zeichenfolge anzeigen möchten, die Gebietsschemainformationen berücksichtigt.

Zum Formatieren von Zeichenfolgen mit einemstruct_time oder Python-Zeittupel verwenden Siestrftime(), was für "Zeichenfolgeformat Zeit" steht.

strftime() akzeptiert zwei Argumente:

Zum Formatieren einer Zeichenfolge verwenden Siedirectives. Direktiven sind Zeichenfolgen, die mit% beginnen und ein bestimmtes Zeitelement angeben, z.

Beispielsweise können Sie das Datum in Ihrer Ortszeit mit dem StandardISO 8601wie folgt ausgeben:

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Further Reading: Während die Darstellung von Datumsangaben mit Python-Zeit vollständig gültig und akzeptabel ist, sollten Sie auch das Python-Moduldatetimein Betracht ziehen, das Verknüpfungen und ein robusteres Framework für die Zusammenarbeit mit Datums- und Uhrzeitangaben bietet.

Sie können beispielsweise die Ausgabe eines Datums im ISO 8601-Format mitdatetime vereinfachen:

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Wie Sie bereits gesehen haben, besteht ein großer Vorteil der Verwendung vonstrftime() gegenüberasctime() in der Fähigkeit, Zeitstempel zu rendern, die länderspezifische Informationen verwenden.

Wenn Sie beispielsweise Datum und Uhrzeit auf eine länderspezifische Weise darstellen möchten, können Sieasctime() nicht verwenden:

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Beachten Sie, dassasctime() auch nach dem programmgesteuerten Ändern Ihres Gebietsschemas Datum und Uhrzeit im gleichen Format wie zuvor zurückgibt.

Technical Detail:LC_TIME ist die Gebietsschemakategorie für die Formatierung von Datum und Uhrzeit. Das Argumentlocale'zh_HK' kann je nach System unterschiedlich sein.

Wenn Sie jedochstrftime() verwenden, werden Sie feststellen, dass das Gebietsschema berücksichtigt wird:

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Hier haben Sie die Gebietsschemainformationen erfolgreich verwendet, da Siestrftime() verwendet haben.

Note:%c ist die Direktive für das Gebietsschema und die Uhrzeit.

Wenn das Zeittupel nicht an den Parametert übergeben wird, verwendetstrftime() standardmäßig das Ergebnis vonlocaltime(). Sie können die obigen Beispiele also vereinfachen, indem Sie das optionale zweite Argument entfernen:

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Hier haben Sie die Standardzeit verwendet, anstatt Ihre eigene als Argument zu übergeben. Beachten Sie außerdem, dass das Argumentformataus anderem Text als Formatierungsanweisungen bestehen kann.

Further Reading: Schauen Sie sich diese gründlichenlist of directives an, diestrftime() zur Verfügung stehen.

Das Pythontime-Modul enthält auch die inverse Operation zum Zurückkonvertieren eines Zeitstempels in einstruct_time-Objekt.