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  • Python 3标准库第四章

    第四章
    日期和时间
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       不同于int、float和str,Python没有包含对应日期和时间的原生类型,不过提供了3个相应的模块,可以采用多种表示来管理日期和时间值。
       time模块由底层C库提供与时间相关的函数。它包含一些函数,可以用于获取时钟时间和处理器运行时间,还提供了基本的解析和字符串格式化工具。
       datetime模块为日期、时间以及日期时间提供了一个更高层接口。datetime中的类支持算术、比较和时区配置。
       calendar模块可以创建周、月和年的格式化表示。它还可以用来计算重复事件,给定日期是星期几,以及其他基于日历的值。
      
    4.1 time:时钟时间
     
     time模块允许访问多种类型的时钟,分别用于不同的用途。标准系统调用(如time())会报告系统"墙上时钟"时间。monitonic()时钟可以用于测量一个
    长时间运行的进程的耗用时间(elapsed time),因为即使系统时间有改变,也能保证这个时钟不会逆转。对于性能测试,perf_counter()允许访问有最高可用
    分辨率的时钟,这使得短时间测量更为准确。CPU时间可以通过clock()得到,process_time()会返回处理器时间和系统时间的组合结果。
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    说明:这些实现提供了一些用于管理日期和时间的C库函数。由于它们绑定到底层C实现,一些细节(如纪元开始时间和支持的最大日期值)会特定于具体的平台。
    要全面了解有关的详细信息。请参考文档。
    -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
    4.1.1 比较时钟
    --------------------
     时钟的实现细节因平台而异。可以使用get_clock_info()获得当前实现的基本信息,包括时钟的分辨率。
     
         代码清单4-1:time_get_clock_info.py
         ------------------------------------
         import textwrap
         import time
         
         available_clocks = [
          ('clock', time.clock),
          ('monotonic', time.monotonic),
          ('perf_counter', time.perf_counter),
          ('process_time', time.process_time),
          ('time', time.time),
         ]
         
         for clock_name, func in available_clocks:
          print(textwrap.dedent('''
          {name}:
           adjustable        : {info.adjustable}
           implementation    : {info.implementation}
           monotonic         : {info.monotonic}
           resolution        : {info.resolution}
           current           : {current}
           ''').format(
           name = clock_name,
           info = time.get_clock_info(clock_name),
           current = func())
           )
         --------------------------------------
     下面在Mac OS X上的输出显示,monotonic和perf_counter时钟是通过相同的底层系统调用来实现的。
    ------------------
    4.1.2 墙上时钟时间
    ------------------
     time模块的核心函数之一是time(),他会把从“纪元”开始以来的秒数作为一个浮点值返回。
    ------------------
     纪元是时间测量的起始点,对于UNIX系统这个起始时间就是1970年1月1日00:00。尽管这个值总是一个浮点数,但具体的精度依赖于具体的平台。
    ------------------
     浮点数表示对于存储或比较日期限有限,但是对于生成人类可读的表示就有些差强人意了。要记录或打印时间,ctime()可能是更好的选择。
         代码清单 4-3:time_ctime.py
         ---------------------------
         import time
         print('The time is:', time.ctime())
         later = time.time() + 15
         print('15 secs from now :', time.ctime(later))
         ---------------------------
     这个例子中的第二个print()调用显示了如何使用ctime()格式化非当前时间的另一个时间值。
    ------------------
    4.1.3 单调时钟
    ------------------
     由于time()查看系统时钟,并且用户或系统服务可能改变系统时钟来同步多个计算机上的时钟,所以反复调用time()所产生的值可能向前和向后。
    试图测量持续时间或者使用这些时间来完成计算时,这可能会导致意想不到的行为。为了避免这些情况,可以使用monotonic()。它总是返回向前的值。
    ------------------
         代码清单4-4:time_monotonic.py
         ------------------------------
         import time
         start = time.monotonic()
         time.sleep(0.1)
         end = time.monotonic()
         print('start : {:>9.2f}'.format(start))
         print('end   : {:>9.2f}'.format(end))
         print('span  : {:>9.2f}'.format(end - start))
         -------------------------------
     单调时钟的起始点没有被定义,所以返回值只是在与其他时钟值完成计算时有用。这个例子中,使用monotonic()来测量睡眠持续时间。
    --------------------
    4.1.4 处理器时钟时间
    --------------------
     time()返回的是一个墙上时钟时间,而clock()返回处理器时钟时间。clock()返回的值反映了程序运行时使用的实际时间。
    --------------------
         代码清单 4-5: time_clock.py
         ----------------------------
         import hashlib
         import time
         # Data to use to calculate checksums
         data = open('D:浙商银行IP.xlsx', 'rb').read()
         
         for i in range(5):
          h = hashlib.sha1()
          print(time.ctime(), ': {:0.3f} {:0.3f}'.format(time.time(), time.clock()))
          for i in range(300000):
           h.update(data)
          cksum = h.digest()
         ----------------------------
     在这个例子中,每次循环迭代时,会打印格式化的ctime()时间,以及time()和clock()返回的浮点值。
     --------------------------------------------
     说明:如果想要在你的系统上运行这个例子,可能必须在内循环中增加更多周期,或者处理更大量的数据,这样才能真正看到时间的差异。
     --------------------------------------------
     一般情况下,如果程序什么也没有做,则处理器时钟不会“滴答”(tick)。
     --------------------------------------------
     
         代码清单 4-6:time_clock_sleep.py
         ----------------------------------
         import time
         template = '{} - {:0.2f} - {:0.2f}'
         
         print(template.format(
          time.ctime(), time.time(), time.clock())
         )
         
         for i in range(3, 0, -1):
          print('Sleeping', i)
          time.sleep(i)
          print(template.format(
           time.ctime(), time.time(), time.clock())
           )
         ---------------------------------
     在这个例子中,循环几乎不做什么工作,每次迭代后都会睡眠。应用睡眠时,time()值会增加,而clock()值不会增加。
     ----------------------------
    4.1.5 性能计数器
     在测试性能时,高分辨率时钟是必不可少的。要确定最好的时钟数据源,需要有平台特定的知识,Python通过perf_counter()来提供所需的这些知识。
        
         代码清单 4-7:time_perf_counter.py
         ---------------------------------
         import hashlib
         import time
         
         # Data to use to calculate md5 checksums
         data = open('D:浙商银行IP.xlsx', 'rb').read()
         
         loop_start = time.perf_counter()
         
         for i in range(5):
          iter_start = time.perf_counter()
          h = hashlib.sha1()
          for i in range(300000):
           h.update(data)
          cksum = h.digest()
          now = time.perf_counter()
          loop_elapsed = now - loop_start
          iter_elapsed = now - iter_start
          print(time.ctime(), ': {:0.3f} {:0.3f}'.format(iter_elapsed, loop_elapsed))
         -----------------------------------
     类似于monitonic().perf_counter()的纪元未定义,所以返回值只用于比较和计算值,而不作为绝对时间。
     ---------------------------
    4.1.6 时间组成
     有些情况下需要把时间存储为过去了多少秒(秒数),但是另外一些情况下,程序需要访问一个日期的各个字段(例如,年和月)。time模块定义了struct_time
     来保存日期和时间值,其中分解了各个组成部分以便于访问。很多函数都要处理struct_time值而不是浮点值。
     ---------------------------
    4.1.7 处理时区
    -----------------------------------
     用于确定当前时间的函数有一个前提,即已经设置了时区,其可以由程序设置,也可以使用系统的默认时区。修改时区不会改变具体的时间,只会改变表示时间的方式。
     要改变时区,需要设置环境变量TZ,然后调用tzset()。设置时区时可以指定很多细节,甚至细致到夏令时的开始和结束时间。不过,通常更容易地做法是使用时区名,由
     底层库推导出其他信息。
    --------------------------------
     下面这个例子会将时区修改为一些不同地值,并展示这些改变对time模块中的其他设置有什么影响。
    ---------------------------------
    4.1.8 解析和格式化时间
    ---------------------------------
     函数strptime()和strftime()可以在时间值的struct_time表示和字符串表示之间转换。这两个函数支持大量格式化指令,允许不同方式的输入和输出。所有这些格式化指令的
    完整列表参见time模块的库文档。
     下面的例子将当前时间从字符串转换为struct_time实例,然后再转换回字符串。
    ---------------------------------
        代码清单 4-10:time_strptime.py
        --------------------------------
        import time
        def show_struct(s):
         print('   tm_year :', s.tm_year)
         print('   tm_mon :', s.tm_mon)
         print('   tm_mday :', s.tm_mday)
         print('   tm_hour :', s.tm_hour)
         print('   tm_min :', s.tm_min)
         print('   tm_sec :', s.tm_sec)
         print('   tm_wday :', s.tm_wday)
         print('   tm_yday :', s.tm_yday)
         print('   tm_isdst :', s.tm_isdst)
        
        now = time.ctime(1483391847.433716)
        print('Now:', now)
        
        parsed = time.strptime(now)
        print(' Parsed:')
        show_struct(parsed)
        
        print(' Formatted:', time.strftime("%a %b %d %H:%M:%S %Y", parsed))
        ---------------------------------
     输出字符串与输入字符串并不完全相同,因为日期前面加了一个前缀0(由"2"变为“02”)。
    ------------------------
    4.2 datetime:日期和时间值管理
    ------------------------
     datetime包含一些函数和类,用于完成日期和时间的解析、格式化和算术运算。
     --------------------
    4.2.1 时间
     时间值用time类表示。time实例包含hour、minute、second和microsecond属性,还可以包含时区信息。
         代码清单 4-11:datetime_time.py
         -------------------------------
         
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