🐍 datetime 模块 — 时间处理不再头疼

🕐 预计用时：2-3 小时 ｜ 🎯 目标：掌握 date/time/datetime/timedelta、格式化、时间戳、时区

📖 今日目录

1. 为什么需要 datetime？
2. date 类 — 只有日期
3. time 类 — 只有时间
4. datetime 类 — 日期 + 时间
5. timedelta — 时间差计算
6. strftime / strptime — 格式化与解析
7. 时间戳 — 时间的数字表示
8. 时区处理
9. 实战：倒计时与年龄计算器
10. 今日小结

1. 为什么需要 datetime？

datetime 模块是 Python 处理日期和时间的标准库，几乎任何涉及时间的程序都离不开它。

常见场景：

• 📅 计算两个日期之间差几天
• ⏰ 倒计时、定时任务
• 📊 按时间排序、分组统计
• 📝 日志记录带时间戳
• 🌍 不同时区的时间转换

# datetime 模块有 5 个核心类
from datetime import date, time, datetime, timedelta, timezone

# 它们的关系：
# date     → 只有年月日         → 2024-01-15
# time     → 只有时分秒         → 14:30:00
# datetime → 年月日 + 时分秒    → 2024-01-15 14:30:00
# timedelta → 时间差（几天几小时）→ 3 days, 2:00:00
# timezone → 时区信息           → UTC+8

2. date 类 — 只有日期

date 表示一个日期：年、月、日。

from datetime import date

# 创建日期
d1 = date(2024, 1, 15)          # 指定年月日
d2 = date.today()               # 今天的日期
d3 = date.fromisoformat("2024-01-15")  # 从 ISO 格式解析

print(d1)        # 2024-01-15
print(d2)        # 2024-01-15（今天的日期）
print(d3)        # 2024-01-15

# 获取年月日
print(d1.year)   # 2024
print(d1.month)  # 1
print(d1.day)    # 15

# 获取星期几（0=周一，6=周日）
print(d1.weekday())     # 0（周一）
print(d1.isoweekday())  # 1（ISO 标准，1=周一）

# 星期几的名称
days = ["周一", "周二", "周三", "周四", "周五", "周六", "周日"]
print(f"{d1} 是 {days[d1.weekday()]}")  # 2024-01-15 是 周一

date 的运算

from datetime import date, timedelta

d1 = date(2024, 1, 15)
d2 = date(2024, 2, 28)

# 两个日期相减 → 返回 timedelta
diff = d2 - d1
print(diff)           # 44 days, 0:00:00
print(diff.days)      # 44

# 日期 + timedelta → 新日期
d3 = d1 + timedelta(days=30)
print(d3)             # 2024-02-14

# 日期 - timedelta → 新日期
d4 = d2 - timedelta(weeks=2)
print(d4)             # 2024-02-14

# 比较日期
print(d1 < d2)   # True
print(d1 == d2)  # False

3. time 类 — 只有时间

time 表示一个时间：时、分、秒、微秒。

from datetime import time

# 创建时间
t1 = time(14, 30, 0)       # 14:30:00
t2 = time(8, 15, 30, 500)  # 08:15:30.000500（含微秒）

print(t1)         # 14:30:00
print(t2)         # 08:15:30.000500

# 获取时分秒
print(t1.hour)    # 14
print(t1.minute)  # 30
print(t1.second)  # 0

# 时间比较
print(t1 > t2)    # True（14:30 比 08:15 晚）

💡 time 类用得比较少，大多数时候你会直接用 datetime 类，它同时包含日期和时间。

4. datetime 类 — 日期 + 时间

datetime 是最常用的类，同时包含年月日和时分秒。

from datetime import datetime

# 创建 datetime
dt1 = datetime(2024, 1, 15, 14, 30, 0)  # 指定全部
dt2 = datetime.now()                      # 当前时间
dt3 = datetime.today()                    # 同 now()
dt4 = datetime.fromisoformat("2024-01-15T14:30:00")  # ISO 格式

print(dt1)   # 2024-01-15 14:30:00
print(dt2)   # 2024-01-15 14:30:25.123456（含微秒）

# 获取各部分
print(dt1.year)       # 2024
print(dt1.month)      # 1
print(dt1.day)        # 15
print(dt1.hour)       # 14
print(dt1.minute)     # 30
print(dt1.second)     # 0
print(dt1.weekday())  # 0（周一）

只取日期或时间部分

from datetime import datetime

dt = datetime(2024, 1, 15, 14, 30, 0)

# datetime → date（只要日期）
d = dt.date()
print(d)          # 2024-01-15
print(type(d))    # <class 'datetime.date'>

# datetime → time（只要时间）
t = dt.time()
print(t)          # 14:30:00
print(type(t))    # <class 'datetime.time'>

datetime 的运算

from datetime import datetime, timedelta

dt1 = datetime(2024, 1, 15, 14, 30)
dt2 = datetime(2024, 3, 20, 10, 0)

# 相减 → timedelta
diff = dt2 - dt1
print(diff)            # 65 days, 19:30:00
print(diff.days)       # 65
print(diff.seconds)    # 70200（19小时30分钟 = 70200秒）

# 总秒数
print(diff.total_seconds())  # 5687400.0

# 加减 timedelta
dt3 = dt1 + timedelta(days=7, hours=2)
print(dt3)   # 2024-01-22 16:30:00

5. timedelta — 时间差计算

timedelta 表示一段时间间隔，用来做日期的加减运算。

from datetime import timedelta

# 创建 timedelta
td1 = timedelta(days=7)                    # 7 天
td2 = timedelta(hours=3, minutes=30)       # 3 小时 30 分
td3 = timedelta(weeks=2, days=3)           # 2 周 3 天 = 17 天
td4 = timedelta(days=1, seconds=3600)      # 1 天 1 小时

print(td1)  # 7 days, 0:00:00
print(td2)  # 3:30:00
print(td3)  # 17 days, 0:00:00
print(td4)  # 1 day, 1:00:00

# timedelta 的属性
print(td3.days)        # 17（天数）
print(td3.total_seconds())  # 1468800.0（总秒数）

实用计算

from datetime import datetime, timedelta

now = datetime.now()

# 3 天后
three_days_later = now + timedelta(days=3)
print(f"3天后: {three_days_later}")

# 2 小时前
two_hours_ago = now - timedelta(hours=2)
print(f"2小时前: {two_hours_ago}")

# 下周一
days_until_monday = (7 - now.weekday()) % 7
if days_until_monday == 0:
    days_until_monday = 7
next_monday = now + timedelta(days=days_until_monday)
print(f"下周一: {next_monday.date()}")

# 30 天前是几号
thirty_days_ago = now - timedelta(days=30)
print(f"30天前: {thirty_days_ago.date()}")

# 100 天后是星期几
days = ["周一", "周二", "周三", "周四", "周五", "周六", "周日"]
hundred_days_later = now + timedelta(days=100)
print(f"100天后: {hundred_days_later.date()} {days[hundred_days_later.weekday()]}")

💡 timedelta 万能公式：
• 未来 = 现在 + timedelta(参数)
• 过去 = 现在 - timedelta(参数)
• 间隔 = 日期A - 日期B → timedelta

6. strftime / strptime — 格式化与解析

strftime = string format time（格式化输出）
strptime = string parse time（解析字符串）

strftime — datetime → 字符串

from datetime import datetime

now = datetime.now()

# 常用格式化
print(now.strftime("%Y-%m-%d"))           # 2024-01-15
print(now.strftime("%Y/%m/%d %H:%M:%S"))  # 2024/01/15 14:30:25
print(now.strftime("%Y年%m月%d日"))        # 2024年01月15日
print(now.strftime("%H:%M"))              # 14:30
print(now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S"))  # 2024-01-15 14:30:25

# 中文格式
weekdays = ["周一", "周二", "周三", "周四", "周五", "周六", "周日"]
print(f"{now.strftime('%Y年%m月%d日')} {weekdays[now.weekday()]}")
# 2024年01月15日 周一

常用格式符速查

strptime — 字符串 → datetime

from datetime import datetime

# 从字符串解析
dt1 = datetime.strptime("2024-01-15", "%Y-%m-%d")
print(dt1)         # 2024-01-15 00:00:00
print(type(dt1))   # <class 'datetime.datetime'>

dt2 = datetime.strptime("2024/01/15 14:30:00", "%Y/%m/%d %H:%M:%S")
print(dt2)         # 2024-01-15 14:30:00

dt3 = datetime.strptime("15-01-2024", "%d-%m-%Y")
print(dt3)         # 2024-01-15 00:00:00

# 常见日期格式
formats = [
    ("2024-01-15", "%Y-%m-%d"),
    ("2024/01/15", "%Y/%m/%d"),
    ("Jan 15, 2024", "%b %d, %Y"),
    ("15-Jan-2024", "%d-%b-%Y"),
    ("20240115", "%Y%m%d"),
]

for text, fmt in formats:
    dt = datetime.strptime(text, fmt)
    print(f"'{text}' → {dt}")

⚠️ strptime 的格式必须严格匹配！
datetime.strptime("2024-1-15", "%Y-%m-%d") → ❌ ValueError
月份必须是两位："2024-01-15" → ✅

7. 时间戳 — 时间的数字表示

时间戳（timestamp）是从 1970-01-01 00:00:00 UTC 到现在的总秒数，是计算机存储时间的标准方式。

from datetime import datetime

now = datetime.now()

# datetime → 时间戳
ts = now.timestamp()
print(ts)          # 1705312225.123456（浮点数）

# 时间戳 → datetime
dt = datetime.fromtimestamp(ts)
print(dt)          # 2024-01-15 14:30:25.123456

# 时间戳 → UTC datetime
dt_utc = datetime.utcfromtimestamp(ts)
print(dt_utc)      # 2024-01-15 06:30:25.123456（UTC 时间）

为什么时间戳很重要？

from datetime import datetime
import time

# 1. 精确计算时间差
start = time.time()

# 模拟耗时操作
total = 0
for i in range(1000000):
    total += i

elapsed = time.time() - start
print(f"循环耗时: {elapsed:.4f} 秒")  # 循环耗时: 0.0523 秒

# 2. 文件修改时间
import os
mtime = os.path.getmtime("students.csv")
dt = datetime.fromtimestamp(mtime)
print(f"students.csv 最后修改: {dt}")

# 3. 当前时间戳（用于 API 请求等）
print(int(time.time()))  # 1705312225

8. 时区处理

时区是时间处理中最容易出错的部分。Python 用 timezone 和 tzinfo 来处理。

from datetime import datetime, timezone, timedelta

now = datetime.now()
print(f"本地时间（无时区信息）: {now}")

# 创建带时区的时间
utc = datetime.now(timezone.utc)
print(f"UTC 时间: {utc}")

# 手动创建时区
tz_shanghai = timezone(timedelta(hours=8))   # UTC+8
tz_tokyo = timezone(timedelta(hours=9))      # UTC+9
tz_new_york = timezone(timedelta(hours=-5))  # UTC-5

# 带时区的时间
dt_shanghai = datetime(2024, 1, 15, 14, 30, tzinfo=tz_shanghai)
print(f"上海: {dt_shanghai}")
# 上海: 2024-01-15 14:30:00+08:00

# 转换时区
dt_tokyo = dt_shanghai.astimezone(tz_tokyo)
print(f"东京: {dt_tokyo}")
# 东京: 2024-01-15 15:30:00+09:00（东京比上海快1小时）

dt_ny = dt_shanghai.astimezone(tz_new_york)
print(f"纽约: {dt_ny}")
# 纽约: 2024-01-15 01:30:00-05:00（纽约比上海慢13小时）

用 zoneinfo 处理标准时区（Python 3.9+）

from datetime import datetime
from zoneinfo import ZoneInfo

# 标准时区名称
beijing = ZoneInfo("Asia/Shanghai")
tokyo = ZoneInfo("Asia/Tokyo")
new_york = ZoneInfo("America/New_York")
london = ZoneInfo("Europe/London")

# 当前各时区时间
now = datetime.now(beijing)
print(f"北京: {now.strftime('%Y-%m-%d %H:%M')}")

now_tokyo = now.astimezone(tokyo)
print(f"东京: {now_tokyo.strftime('%Y-%m-%d %H:%M')}")

now_ny = now.astimezone(new_york)
print(f"纽约: {now_ny.strftime('%Y-%m-%d %H:%M')}")

now_lon = now.astimezone(london)
print(f"伦敦: {now_lon.strftime('%Y-%m-%d %H:%M')}")

💡 时区最佳实践：
1. 存储时间用 UTC（datetime.now(timezone.utc)）
2. 显示时间再转本地时区
3. 用 ZoneInfo("Asia/Shanghai") 而不是 timedelta(hours=8)（会自动处理夏令时）

9. 实战：倒计时与年龄计算器

倒计时器

from datetime import datetime, timedelta

def countdown(target_date_str, target_name):
    """计算距离目标日期还有多久"""
    target = datetime.strptime(target_date_str, "%Y-%m-%d")
    now = datetime.now()

    if target < now:
        print(f"❌ {target_name} 已经过去了！")
        return

    diff = target - now
    days = diff.days
    hours, remainder = divmod(diff.seconds, 3600)
    minutes, seconds = divmod(remainder, 60)

    print(f"⏳ 距离 {target_name} 还有:")
    print(f"   {days} 天 {hours} 小时 {minutes} 分钟 {seconds} 秒")

# 使用
countdown("2025-01-01", "元旦")
# ⏳ 距离 元旦 还有:
#    351 天 9 小时 29 分钟 35 秒

countdown("2025-02-01", "春节")
countdown("2025-10-01", "国庆节")

年龄计算器

from datetime import date

def calculate_age(birth_date_str):
    """计算精确年龄"""
    birth = date.fromisoformat(birth_date_str)
    today = date.today()

    # 基本年龄
    age = today.year - birth.year

    # 如果今年生日还没到，减 1
    if (today.month, today.day) < (birth.month, birth.day):
        age -= 1

    # 距离下一个生日
    next_birthday = date(today.year, birth.month, birth.day)
    if next_birthday < today:
        next_birthday = date(today.year + 1, birth.month, birth.day)

    days_until = (next_birthday - today).days

    print(f"🎂 出生日期: {birth}")
    print(f"📅 今天日期: {today}")
    print(f"👤 年龄: {age} 岁")
    print(f"⏳ 距离下一个生日: {days_until} 天")

    return age

# 使用
calculate_age("1995-06-15")
# 🎂 出生日期: 1995-06-15
# 📅 今天日期: 2024-01-15
# 👤 年龄: 28 岁
# ⏳ 距离下一个生日: 152 天

时间格式化工具

from datetime import datetime

def format_time_friendly(dt):
    """把时间转成友好的相对描述"""
    now = datetime.now()
    diff = now - dt

    seconds = diff.total_seconds()

    if seconds < 60:
        return "刚刚"
    elif seconds < 3600:
        minutes = int(seconds // 60)
        return f"{minutes} 分钟前"
    elif seconds < 86400:
        hours = int(seconds // 3600)
        return f"{hours} 小时前"
    elif seconds < 604800:
        days = int(seconds // 86400)
        return f"{days} 天前"
    else:
        return dt.strftime("%Y-%m-%d")

# 使用
from datetime import timedelta

now = datetime.now()
print(format_time_friendly(now - timedelta(seconds=30)))   # 刚刚
print(format_time_friendly(now - timedelta(minutes=5)))    # 5 分钟前
print(format_time_friendly(now - timedelta(hours=3)))      # 3 小时前
print(format_time_friendly(now - timedelta(days=2)))       # 2 天前
print(format_time_friendly(now - timedelta(days=30)))      # 2024-12-16

10. 今日小结

核心要点

• ✅ date.today() 获取今天日期
• ✅ datetime.now() 获取当前日期+时间
• ✅ 日期相减 → timedelta，日期 + timedelta → 新日期
• ✅ strftime() 格式化输出，strptime() 解析字符串
• ✅ 时间戳 = 从 1970-01-01 到现在的秒数
• ✅ 存储用 UTC，显示转本地时区
• ✅ 用 ZoneInfo 处理标准时区（Python 3.9+）

速查表

from datetime import datetime, date, timedelta

# 获取当前
now = datetime.now()      # 当前日期+时间
today = date.today()      # 当前日期
ts = now.timestamp()      # 当前时间戳

# 格式化
now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")   # → "2024-01-15 14:30:25"

# 解析
datetime.strptime("2024-01-15", "%Y-%m-%d")  # → datetime

# 计算
future = now + timedelta(days=7)     # 7天后
past = now - timedelta(hours=2)      # 2小时前
diff = (date(2025,1,1) - today).days # 距离天数

🎯 练习建议：
1. 写一个程序，计算从你出生到现在活了多少天、多少小时、多少秒
2. 写一个日程提醒工具：输入日期和事件名，自动显示"还有 X 天"
3. 写一个函数，把各种格式的日期字符串统一转成 "YYYY-MM-DD" 格式

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