Руководство для начинающих по модулю времени Python

В предыдущем разделе вы узнали, что вы можете управлять временем Python с помощью числа с плавающей запятой, представляющего время, прошедшее с начала эры.

Merriam-Webster определяет эру как:

Здесь важно понять, что при работе со временем Python вы учитываете период времени, определяемый отправной точкой. В вычислениях вы называете эту отправную точкуepoch.

Таким образом, эпоха является отправной точкой, с которой вы можете измерить течение времени.

Например, если вы определяете эпоху как полночь 1 января 1970 г. по всемирному координированному времени (эпоху, определенную в Windows и большинстве систем UNIX), вы можете представить полночь 2 января 1970 г. по всемирному координированному времени как86400 секунд с начала эпохи. .

Это потому, что есть 60 секунд в минуту, 60 минут в час и 24 часа в день. 2 января 1970 года по Гринвичу только один день после эпохи, поэтому вы можете применить базовую математику, чтобы получить такой результат:

>>>

Также важно отметить, что вы все еще можете представлять время до эпохи. Количество секунд будет просто отрицательным.

Например, полночь 31 декабря 1969 г. по всемирному координированному времени (с использованием эпохи 1 января 1970 г.) можно представить как-86400 секунд.

Хотя 1 января 1970 года UTC является обычной эпохой, она не единственная, используемая в вычислительной технике. Фактически, разные операционные системы, файловые системы и API иногда используют разные эпохи.

Как вы видели ранее, системы UNIX определяют эпоху как 1 января 1970 года. Win32 API, с другой стороны, определяет эпоху какJanuary 1, 1601.

Вы можете использоватьtime.gmtime(), чтобы определить эпоху вашей системы:

>>>

Вы узнаете оgmtime() иstruct_time в ходе этой статьи. А пока просто знайте, что вы можете использоватьtime для определения эпохи с помощью этой функции.

Теперь, когда вы больше понимаете, как измерять время в секундах с помощью эпох, давайте взглянем на модуль Pythontime, чтобы узнать, какие функции он предлагает, которые помогут вам в этом.

Во-первых,time.time() возвращает количество секунд, прошедших с эпохи. Возвращаемое значение представляет собой число с плавающей запятой для учета доли секунды:

>>>

Число, которое вы получаете на своей машине, может сильно отличаться, потому что точка отсчета, которая считается эпохой, может сильно отличаться.

Further Reading: Python 3.7 представилtime_ns(), который возвращает целочисленное значение, представляющее то же время, прошедшее с эпохи, но в наносекундах, а не в секундах.

Измерение времени в секундах полезно по ряду причин:

Однако иногда вы можете захотеть увидеть текущее время в виде строки. Для этого вы можете передать количество секунд, которое вы получаете отtime(), вtime.ctime().

Как вы видели ранее, вы можете захотеть преобразовать время Python, представленное как количество секунд, прошедших с эпохи, вstring. Вы можете сделать это с помощьюctime():

>>>

Здесь вы записали текущее время в секундах в переменнуюt, а затем передалиt в качестве аргумента функцииctime(), которая возвращает строковое представление того же времени.

Technical Detail: Аргумент, представляющий секунды с начала эпохи, является необязательным согласно определениюctime(). Если вы не передаете аргумент, тоctime() по умолчанию использует возвращаемое значениеtime(). Итак, вы могли бы упростить приведенный выше пример:

>>>

Строковое представление времени, также известное какtimestamp, возвращаемоеctime(), форматируется со следующей структурой:

В предыдущем примере отображается метка времени определенного момента, снятого с компьютера в южно-центральном регионе США. Но, допустим, вы живете в Сиднее, Австралия, и в одно и то же время выполнили одну и ту же команду.

Вместо вышеприведенного вывода вы увидите следующее:

>>>

Обратите внимание, что части метки времениday of week,day of month иhour отличаются от первого примера.

Эти выходные данные отличаются, потому что метка времени, возвращаемаяctime(), зависит от вашего географического положения.

Note: Хотя понятие часовых поясов зависит от вашего физического местоположения, вы можете изменить его в настройках компьютера без фактического перемещения.

Представление времени, зависящее от вашего физического местоположения, называетсяlocal time и использует концепцию, называемуюtime zones.

Note: Поскольку местное время связано с вашим языковым стандартом, временные метки часто учитывают специфические для локали детали, такие как порядок элементов в строке и перевод сокращений дня и месяца. ctime() игнорирует эти детали.

Давайте углубимся в понятие часовых поясов, чтобы вы могли лучше понять представления времени Python.

UTC - это стандарт времени, по которому все мировые хронометражи синхронизируются (или координируются). Это не сам часовой пояс, а трансцендентный стандарт, определяющий, что такое часовые пояса.

Время UTC точно измеряется с помощьюastronomical time, относящегося к вращению Земли, иatomic clocks.

Часовые пояса тогда определяются их смещением от UTC. Например, в Северной и Южной Америке центральный часовой пояс (CT) отстает от UTC на пять или шесть часов и поэтому использует обозначение UTC-5: 00 или UTC-6: 00.

Сидней, Австралия, с другой стороны, принадлежит к восточному часовому поясу Австралии (AET), который на десять или одиннадцать часов опережает UTC (UTC + 10: 00 или UTC + 11: 00).

Эта разница (от UTC-6: 00 до UTC + 10: 00) является причиной различия, которое вы наблюдали в двух выходных данных изctime() в предыдущих примерах:

Это время составляет ровно шестнадцать часов, что согласуется с упомянутыми выше смещениями часовых поясов.

Вы можете задаться вопросом, почему КТ может быть на пять или шесть часов позже UTC или почему AET может быть на десять или одиннадцать часов вперед. Причина этого заключается в том, что некоторые районы мира, включая части этих часовых поясов, отмечают переход на летнее время.

В летние месяцы обычно большеdaylight hours, чем в зимние. Из-за этого в некоторых районах весной и летом отмечается переход на летнее время, чтобы лучше использовать эти дневные часы.

Для мест, где наблюдается летнее время, их часы будут прыгать вперед на один час в начале весны (фактически теряя час). Затем осенью часы будут сброшены на стандартное время.

Буквы S и D обозначают стандартное время и переход на летнее время в обозначениях часовых поясов:

Когда вы представляете время как метки времени по местному времени, всегда важно учитывать, применимо ли летнее время или нет.

ctime() учитывает летнее время. Таким образом, разница выходных данных, указанная ранее, будет более точной, как показано ниже:

Вместо использования числа для представления времени Python вы можете использовать другую примитивную структуру данных: atuple.

Кортеж позволяет вам легче управлять временем, абстрагируя некоторые данные и делая их более читабельными.

Когда вы представляете время как кортеж, каждый элемент в вашем кортеже соответствует определенному элементу времени:

Используя методы, которые вы уже изучили, вы можете представлять одно и то же время Python двумя разными способами:

>>>

В этом случае иt, иtime_tuple представляют одно и то же время, но кортеж обеспечивает более читаемый интерфейс для работы с компонентами времени.

Technical Detail: На самом деле, если вы посмотрите на время Python, представленноеtime_tuple в секундах (что вы увидите, как это сделать позже в этой статье), вы увидите, что оно преобразуется в1551186415.0, а не1551186415.360564.

Это потому, что у кортежа нет способа представить доли секунды.

Хотя кортеж обеспечивает более управляемый интерфейс для работы с временем Python, существует еще лучший объект:struct_time.

Проблема с конструкцией кортежа состоит в том, что она по-прежнему выглядит как набор чисел, хотя она организована лучше, чем одно, основанное на секундах число.

struct_time предлагает решение этой проблемы, используяNamedTuple из модуля Pythoncollections, чтобы связать последовательность чисел кортежа с полезными идентификаторами:

>>>

Technical Detail: Если вы переходите с другого языка, терминыstruct иobject могут противоречить друг другу.

В Python нет типа данныхstruct. Вместо этого все является объектом.

Однако имяstruct_time происходит отC-based time library, где тип данных на самом делеstruct.

Фактически, модульtime Python, которым являетсяimplemented in C, использует этотstruct напрямую, включая файл заголовкаtimes.h.

Теперь вы можете получить доступ к определенным элементамtime_obj, используя имя атрибута, а не индекс:

>>>

Помимо удобочитаемости и удобства использованияstruct_time, это также важно знать, потому что это тип возвращаемого значения многих функций в модуле Pythontime.

Эпоха использует UTC для своего определения, а не часовой пояс. Поэтому количество секунд, прошедших с начала эпохи, не зависит от вашего географического положения.

Однако этого нельзя сказать оstruct_time. Объектное представление времени Python может принимать или не учитывать ваш часовой пояс.

Есть два способа преобразовать число с плавающей запятой, представляющее секунды, вstruct_time:

Чтобы преобразовать плавающее время Python вstruct_time на основе UTC, модуль Pythontime предоставляет функцию под названиемgmtime().

Вы уже видели, какgmtime() использовался раньше в этой статье:

>>>

Вы использовали этот вызов, чтобы узнать эпоху вашей системы. Теперь у вас есть лучшая основа для понимания того, что на самом деле здесь происходит.

gmtime() преобразует количество секунд, прошедших с начала эпохи, вstruct_time в формате UTC. В этом случае вы передали0 как количество секунд, что означает, что вы пытаетесь найти саму эпоху в UTC.

Note: Обратите внимание, что атрибутtm_isdst установлен на0. Этот атрибут представляет, использует ли часовой пояс летнее время. UTC никогда не подписывается на DST, поэтому этот флаг всегда будет0 при использованииgmtime().

Как вы видели ранее,struct_time не может представлять дробные секунды, поэтомуgmtime() игнорирует дробные секунды в аргументе:

>>>

Обратите внимание, что хотя количество прошедших секунд было очень близко к2, доли секунды.99 просто игнорировались, как показаноtm_sec=1.

Параметрsecs дляgmtime() является необязательным, то есть вы можете вызыватьgmtime() без аргументов. Это обеспечит текущее время в UTC:

>>>

Интересно, что в пределахtime для этой функции нет обратной. Вместо этого вам придется поискать в модуле Pythoncalendar функцию с именемtimegm():

>>>

timegm() принимает кортеж (илиstruct_time, поскольку это подкласс кортежа) и возвращает соответствующее количество секунд с начала эпохи.

Historical Context: Если вас интересует, почемуtimegm() отсутствует вtime, вы можете просмотреть обсуждение вPython Issue 6280.

Короче говоря, он был первоначально добавлен вcalendar, потому чтоtime точно следует за библиотекой времени C (определенной вtime.h), которая не содержит функции сопоставления. Вышеупомянутая проблема предлагала идею перемещения или копированияtimegm() вtime.

Однако с развитием библиотекиdatetime, несоответствиями в пропатченной реализацииtime.timegm() и вопросом о том, как затем обрабатыватьcalendar.timegm(), разработчики отклонили патч, поощряя использованиеdatetime вместо этого.

Работа с UTC полезна в программировании, потому что это стандарт. Вам не нужно беспокоиться о летнем времени, часовом поясе или информации о локали.

Тем не менее, есть много случаев, когда вы хотите использовать местное время. Далее вы увидите, как конвертировать из секунд в местное время, чтобы вы могли сделать именно это.

В вашем приложении вам может потребоваться работать по местному времени, а не по UTC. Модуль Pythontime предоставляет функцию для получения местного времени из количества секунд, прошедших с эпохиlocaltime().

Сигнатураlocaltime() похожа наgmtime() тем, что она принимает необязательный аргументsecs, который он использует для построенияstruct_time с использованием вашего местного часового пояса:

>>>

Обратите внимание, чтоtm_isdst=0. Поскольку летнее время имеет значение для местного времени,tm_isdst будет меняться между0 и1 в зависимости от того, применимо ли летнее время в данное время. Начиная сtm_isdst=0, с 1 марта 2019 года летнее время не применяется.

В США в 2019 году переход на летнее время начинается 10 марта. Итак, чтобы проверить, правильно ли изменится флаг DST, вам нужно добавить 9 дней в секундах к аргументуsecs.

Чтобы вычислить это, вы берете количество секунд в дне (86 400) и умножаете это на 9 дней:

>>>

Теперь вы увидите, чтоstruct_time показывает дату 10 марта 2019 г. сtm_isdst=1. Также обратите внимание, чтоtm_hour также перескочил на8 вместо7 в предыдущем примере из-за перехода на летнее время.

Начиная с Python 3.3,struct_time также включает два атрибута, которые полезны для определения часового поясаstruct_time:

Сначала эти атрибуты зависели от платформы, но они были доступны на всех платформах начиная с Python 3.6.

Во-первых,tm_zone хранит местный часовой пояс:

>>>

Здесь вы можете видеть, чтоlocaltime() возвращаетstruct_time с часовым поясом, установленным наCST (центральное стандартное время).

Как вы видели ранее, вы также можете указать часовой пояс на основе двух частей информации: смещение UTC и летнее время (если применимо):

>>>

В этом случае вы можете видеть, чтоcurrent_local на21600 секунд отстает от GMT, что означает среднее время по Гринвичу. GMT - часовой пояс без смещения UTC: UTC ± 00: 00.

21600 секунд, разделенное на секунды в час (3600), означает, что времяcurrent_local равноGMT-06:00 (илиUTC-06:00).

Вы можете использовать смещение по Гринвичу плюс статус DST, чтобы сделать вывод, чтоcurrent_local равноUTC-06:00 в стандартное время, что соответствует стандартному часовому поясу Central.

Как иgmtime(), вы можете игнорировать аргументsecs при вызовеlocaltime(), и он вернет текущее местное время вstruct_time:

>>>

В отличие отgmtime(), функция, обратнаяlocaltime(), существует в модуле Pythontime. Давайте посмотрим, как это работает.

Вы используетеasctime() для преобразования кортежа времени илиstruct_time в метку времени:

>>>

Иgmtime(), иlocaltime() возвращают экземплярыstruct_time для UTC и местного времени соответственно.

Вы можете использоватьasctime() для преобразованияstruct_time в метку времени. asctime() работает аналогичноctime(), о котором вы узнали ранее в этой статье, за исключением того, что вместо передачи числа с плавающей запятой вы передаете кортеж. Даже формат отметки времени одинаков между двумя функциями.

Как и дляctime(), параметр дляasctime() является необязательным. Если вы не передадите объект времени вasctime(), он будет использовать текущее местное время:

>>>

Как иctime(), он также игнорирует информацию о локали.

Один из самых больших недостатковasctime() - негибкость его формата. strftime() решает эту проблему, позволяя форматировать метки времени.

Вы можете оказаться в ситуации, когда строковый формат изctime() иasctime() не подходит для вашего приложения. Вместо этого вы можете отформатировать строки так, чтобы они были более понятными для ваших пользователей.

Одним из примеров этого является, если вы хотите отобразить свое время в строке, которая принимает во внимание информацию о локали.

Для форматирования строк с заданным кортежем времениstruct_time или Python вы используетеstrftime(), что означает «время строкиformat».

strftime() принимает два аргумента:

Для форматирования строки вы используетеdirectives. Директивы - это последовательности символов, которые начинаются с% и определяют конкретный элемент времени, например:

Например, вы можете вывести дату по вашему местному времени, используя стандартISO 8601 следующим образом:

>>>

Further Reading: Хотя представление дат с использованием времени Python является полностью допустимым и допустимым, вам также следует рассмотреть возможность использования модуля Pythondatetime, который предоставляет ярлыки и более надежную структуру для совместной работы с датой и временем.

Например, вы можете упростить вывод даты в формате ISO 8601, используяdatetime:

>>>

Как вы видели ранее, большим преимуществом использованияstrftime() по сравнению сasctime() является его способность отображать временные метки, использующие информацию, зависящую от локали.

Например, если вы хотите представить дату и время с учетом языкового стандарта, вы не можете использоватьasctime():

>>>

Обратите внимание, что даже после программного изменения языкового стандартаasctime() по-прежнему возвращает дату и время в том же формате, что и раньше.

Technical Detail:LC_TIME - это категория локали для форматирования даты и времени. Аргументlocale'zh_HK' может отличаться в зависимости от вашей системы.

Однако, когда вы используетеstrftime(), вы увидите, что он учитывает языковой стандарт:

>>>

Здесь вы успешно использовали информацию о локали, потому что вы использовалиstrftime().

Note:%c - это директива для даты и времени, соответствующих локали.

Если временной кортеж не передан в параметрt, тоstrftime() будет использовать результатlocaltime() по умолчанию. Таким образом, вы можете упростить приведенные выше примеры, удалив необязательный второй аргумент:

>>>

Здесь вы использовали время по умолчанию вместо того, чтобы передавать свое собственное в качестве аргумента. Также обратите внимание, что аргументformat может состоять из текста, отличного от директив форматирования.

Further Reading: Ознакомьтесь с этимlist of directives, доступным дляstrftime().

Модуль Pythontime также включает обратную операцию преобразования метки времени обратно в объектstruct_time.