Python的标准库之时间库（小白五分钟从入门到精通）

 标准库

Python提供了大量的标准库以便用户开发项目,本节主要介绍标准库及其使用方法。在使用标准库前需将标准库导入代码文件。

标准库的介绍

标准库是Python自带的库,无须下载,可直接使用。标准库的目录地址可以通过以下代码(代码的含义见9.5.1小节)获取:
import sys
print (sys.exec prefix)
该代码中的sys.exec_prefix可用于获取当前Python的安装目录地址代码执行结果:
C:\Users\AdministratorAppDatalLocal\Programs\Python\Python3,

标准库的导入方法

在代码中如果需要使用Python自带的标准库,可以使用保留字from和import导入相应的标准库。因为Python自带的标准库是Python官方团队提前写好的代码文件或文件夹(例如图8-1中的大部分文件或文件夹都是一个独立的标准库)，所以导入库的原理与6.4节在文件中导入类的原理相同。8.2~8.4节将会介绍标准南time、random和re。这里以标准库time为例，其导入方法如下:

import time
from time import sleep
from time import *
import time as t

#导入整个time库
#导入time库中的sleep()函数
#导入time库中的全部函数
#导入整个time库，并且定义别名为t

6.4节中的from和import组合方法可导入代码所在文件夹中的文件内的函数。若导入标准库时也使用该方法，但标准库并不在代码所在的文件夹中，又该如何导入呢?
针对这个问题，Python内部设置了3个优先搜索路径。当使用import时，例如importwatez，Python会

自动按照以下步骤进行搜索。步骤1，优先在代码所在文件夹中搜索是否存在名为water.py的代码文件。如果不存在则执行下一个搜索步骤。步骤2，搜索Python安装路径下的Lib目录(含标准库)中是否存在名为water.py的代码文件。如果不存在则执行下一个搜索步骤。
步骤3，搜索Python安装路径下的Lib目录中的site-packages目录(即第三方库目录)中是否存在名为water.py的代码文件。如果搜索到对应的代码文件，则可以继续使用代码文件中的函数或类方法。如果仍然搜索不到文件则会出现如下报错信息，表明没有找到名为water的模块。

时间库

Python标准库中的time库主要用于获取当前时间和设置时间的格式。在使用time库之前需要使用import将time库导入代码文件。

获取时间戳

时间戳表示当前时间与1970年1月1日0时0分0秒的时间差(以秒为单位)
示例代码:

 import time02 a=time.time()03 print(a)
代码执行结果:
1622874693.6661327

份注意读者执行代码后的输出结果会与该结果有差异，原因在于time.time()获取的是当前时间与1970年1月1日0时0分0秒的时间差,读者执行代码的时间与笔者编写本书的时间是不一致的。
一个程序是否优良可以通过其运行的稳定性和运行速度来判定,time()方法不仅可以检测程序代码在何时被执行，还可以测量程序的运行速度。
示例代码:

import time
start = time.time()
i = 1
while i<100000000:i += 1
end = time.time()
print('代码启动时间：',start,'\n停止时间：',end,'\n执行时间：',end-start)
#代码执行结果:
代码启动时间:1622875428.4123268
停止时间:1622875436.47678执行时间:8.064453125

从结果可以看出此程序执行100000000次while循环语句一共耗时8秒多,执行速度非常快。如果在while循环中加入print()输出语句,执行时间则会大大增加,因为print()语句在输出信息时需要CPU(CentralProcessing Unit,中央处理器) 进行I/0(Input/0utput,输入输出)操作,需要耗费的时间就会增多。示例代码:

import time
start = time.time()
i = 1
while i<100000000:i += 1print(i)     #时间消耗非常大
end = time.time()
print('代码启动时间：',start, '\n停止时间：',end,'\n执行时间：',end-start)

将该行的print()语句改为写入文本语句。修改后的代码如下:

import time
with open('o.txt','w') as f:start = time.time()i = 1while i<100000000:i += 1f.write(str(i))end = time.time()
print('代码启动时间:',start, '\n停止时间:',end,'\n执行时间:',end-start)

第2行代码创建了一个o.txt文件用于保存循环过程中写入的数据，执行代码后所耗费的时间为68.09210014343262秒，相比使用print()语句消耗的时间减少约93.6%。
8.2.2 获取时间
获取时间可以使用time库中localtime()、gmtime()、ctime()函数实现,但它们获取的时间各不相同。

localtime()函数

localtimme()函数用于获取本地当前时间。其使用形式如下:

localtime(seconds-None)

参数seconds:值可以为None或时间戳值。如果为None表示获取本地当前时间，如果为时间戳值表示将时间戳seconds转换为本地当前时间。
返回值: struct_time数据对象。struct_time数据对象是Python内置数据类型，其形式类似于元组，具体可见以下示例代码的输出结果,其中元素tm_year表示年份、tm_mon表示月份、tm_mday表示日期、tmm_hour表示小时、tm_min表示分钟、tm_sec表示秒、tm_wday表示星期(0表示星期一,1表示星期二，以此类推)、tim_yday表示这一年的第几天、tm_isdst表示时间是否为夏令时(0表示非夏令时,1表示夏令时)。示例代码:

import time
a= time.localtime()#获取本地当前时间。
print(a)        #struct_time数据对象
print(list(a))
b = time.localtime(1622874693.6661327)#将时间戳转换为本地时间
print(b)代码执行结果:
time.struct time(tm year-2021, tm mon=9, tm mday-29, tm hour-23, tm min=42, tm sec-2,tmwday=2,tm yday=272,tm isdst=0)[2021，9，29，23，42，2，2，272，0]time.struct time(tm year=2021,tm mon=6,tm mday=5, tm hour=14, tm min=31, tm sec=33,tmwday=5,tm yday=156,tm isdst=0)

06 print(b)第2行代码使用localtime()函数获取本地当前时间。不同国家和地区有各自的时区。第5行代码使用localtime()函数将时间戳1622874693.6661327(8.2.1小节第1个示例代码获取的时间戳)转换为本地当前时间。

该结果为笔者计算机上的输出结果,其中第1行为获取的本地当前时间struct_time数据值,如果需要获取到本地当前时间中的数值,可以使用list()将struct_time数据值强制转换为列表,见输出结果中的第2行内容如此便可通过列表索引的方式获取其中的时间值。输出结果中的第3行为时间戳1622874693.6661327所对应的本地当前时间。

gmtime()函数

gmtime()函数用于获取UTC(Universal Time Coordinated,世界协调时，又称世界标准时间。中国的时间与世界标准时间相差8个小时)时间。其使用形式如下:

def gmtime(seconds=None)

参数seconds:值可以为None或时间戳值。如果为None表示获取当前UTC时区(0时区)的时间，如果为时间戳值表示将时间戳转换为UTC时区(0时区)的时间。返回值:struct_time数据对象。
示例代码:

import time
a= time.gmtime()    #获取UTC时间
print(a)
#代码执行结果:time,struct time(tm year=2021,tm mon=9, tm mday=29,tm hour=15, tm min=43,tm_sec=12, twday=2,tm yday=272,tm isdst=0)

第2行代码使用gmtime()函数获取当前UTC时区(0时区)的时间。
将该结果与上一示例代码输出的本地当前时间进行对比，tm_hour的值相差8.

ctime()函数

ctimme()函数用于获取字符串形式的时间。其使用形式如下:

ctime(seconds=None)

参数seconds:值可以为None或时间戳值。如果为None表示获取字符串形式的当前时间，如果为时间值表示将时间戳转换为字符串形式的时间。
返回值:字符串、形式为星期月份日期小时:分钟:秒年份,值均用英文和数字表示。
示例代码:

import time
a= time.ctime() #获取字符串形式的时间值
print(a)代码执行结果:
Wed Sep 29 23:45:47 2021

第2行代码使用ctime()获取字符串形式的当前时间。

此种表达形式为外国人常常使用的形式，顺序依次为星期、月份、日期、小时(后加冒号)、分钟(后加冒号)、秒、年份。

 时间格式转换

时间格式转换涉及time库中的mktime()、strftime()及strptime()函数,可以实现将不同格式的时间表示进行转换，其中strftime()的使用率相对较高。时间格式化在办公过程中可用于通过代码自动获取指定格式的时间，便于将其写入指定文件，例如实现在Excel或Word文件中写入时间。

emktime()函数

mktime()函数用于将struct_time对象变量转化为时间戳。其使用形式如下:mktime(p tuple)
参数p_tuple:为struct_time对象，参数必须给出，否则会抛出错误。
示例代码:

import time02 print(time,mktime(time,localtime())

第2行代码使用mktime()函数将本地当前时间struct_time对象转换为时间戳,与time.time()效果相同。
struct_time对象是Pvthon内部的数据类型，用户无法构建。

strftime()函数

strftime()函数用于将struct_time对象变量转换为格式化的字符串(与字符串中的format()方法类似)其使用形式如下:

strftime(format, p tuple=None)

参数formmat:根据format格式定义输出时间。表8-1所示的内容为strftime()中的format格式化字符串formmat格式化字符使用第1列中的格式化字符串表示，表格第2列和第3列分别为对应格式化字符串的解释、值范围和实例。

参数p_tuple:为struct_time对象,函数根据format参数将struct_time对象转换为对应的格式化字符串。如果p_tuple未指定则默认传入time.localtime()。如果p_tuple中的任何一个元素越界,代码程序将会抛出ValueError.
示例代码:

import time
a = time.localtime()
b= time.strftime('%Y-%m-%d-%H:%M:%S',a)#将struct_time对象转换为格式化的字符串
print(a,'\n',b)代码执行结果:
time.struct time(tm year=2022,tm mon=9, tm mday=7, tm hour=16, tm min=12, tm sec-15,wday=2,tm yday=250,tm isdst=0)2022-09-07-16:12:15

第3行代码使用strftime()将本地当前时间a转换为'%Y-%m-%d-%H:%M:%S'格式。其中%Y对应structtime中的年份值、%m对应月份值、%d对应日期值、%H对应小时值、%M对应分钟值、%S对应秒值。

输出结果为2022-09-07-16:12:15,这种展示效果更便于阅读。输出结果中的“”可以更换为其他内容。

示例代码:

import time
b= time.strftime('%Y年-%m月-%d日-%H时:%M分:%S秒')
print(b)代码执行结果:
2022年-09月-07日-16时:12分:15秒

strptime()函数

strptime()函数用于把一个格式化时间字符串转化为struct_time数据对象(与strftime()互为逆操作其使用形式如下:

strptime(string, format)

参数string:为字符串，与strftime()函数输出的字符串相同,例如'2021-09-30-12:36:19'参数format:生成参数string时所需的格式,与strftime()函数中的format参数相同。示例代码:

import time
a = time.strptime('2021-09-30','%Y-%m-%d')#把一个格式化时间字符串转化为struct_time数据
print(a)代码执行结果:
time.struct time(tm year=2021,tm mon=9, tm mday=30,tm hour=0, tm min=0, tm sec-0, wday=3,tm yday=273,tm isdst=-1)

第2行代码中格式化后的内容'2021-09-30'是通过'%Y-%m-%d'格式获取的
由于格式化字符串中缺少时间，因此输出结果中关于时间的参数均为0。

时间休眠

当要让代码程序在执行前等待一段时间,可以使用sleep(参数)来实现,其中参数为程序休眠的时长，其值可以是小数或整数，单位为秒。
示例代码:

import time
time.sleep(10)
print('此消息10秒后输出')

第2行代码设置程序休眠10秒钟，即在10秒后才开始执行第3行代码，读者可自行尝试并观察运行效果。time库中还有很多其他的方法，读者可以使用dir(time)来获取time库中的所有方法，还可以使用help(time,方法)的形式获取相应方法的说明。