【Python-Day 26】解锁时间魔法：深入解析 time 与 datetime 模块

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18-【Python-Day 18】玩转函数参数（下）：*args 与 **kwargs 终极指南
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23-【Python-Day 23】Python 模块化编程实战：创建、导入及 sys.path 深度解析
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25-【Python-Day 25】玩转数字：精通 math 与 random 模块，从数学运算到随机抽样
26-【Python-Day 26】解锁时间魔法：深入解析 time 与 datetime 模块

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前言

在编程世界里，时间不仅仅是墙上的时钟，它更是日志记录、数据分析、任务调度等无数应用场景的核心。无论是计算一个操作耗时多久，还是处理用户的生日信息，亦或是安排一个定时任务，我们都离不开对日期和时间的精准操控。Python 提供了功能强大的内建模块来处理这些需求，其中最核心的两个就是 time 和 datetime。本文将带你系统地学习这两个模块，从基础概念到高级应用，让你彻底掌握在 Python 中驾驭时间的魔法。

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一、time 模块：时间的使者

time 模块提供了主要与 UNIX 时间戳（Unix Timestamp）交互的底层函数。它更接近操作系统层面，适合用于获取时间戳、程序计时等场景。

1.1 时间戳 (Timestamp)

（1） 什么是时间戳？

时间戳是一种表示时间的方式，它指的是从一个固定的“纪元”（Epoch）开始，到当前时刻所经过的秒数。在大多数系统中，这个纪元被定义为 1970年1月1日00:00:00 (UTC)。时间戳是一个浮点数，可以精确到微秒。它不关心时区，是一种绝对的时间表示。

（2） 获取当前时间戳

使用 time.time() 函数可以轻松获取当前的 Unix 时间戳。

import time# 获取当前时间戳
current_timestamp = time.time()
print(f"当前的时间戳是: {current_timestamp}")
# 输出: 当前的时间戳是: 1718270425.123456 (这个值会随时间变化)

应用场景：非常适合用来计算代码执行耗时。

start_time = time.time()# 模拟一个耗时操作
sum = 0
for i in range(1000000):sum += iend_time = time.time()print(f"代码块执行耗时: {end_time - start_time} 秒")

1.2 时间元组 (struct_time)

时间戳虽然精确，但对人类来说可读性很差。time 模块使用一个名为 time.struct_time 的元组对象来更结构化地表示时间。它包含9个元素：

索引	属性名	值范围
0	tm_year	(例如, 2025)
1	tm_mon	1 到 12
2	tm_mday	1 到 31
3	tm_hour	0 到 23
4	tm_min	0 到 59
5	tm_sec	0 到 61 (考虑闰秒)
6	tm_wday	0 到 6 (周一为0)
7	tm_yday	1 到 366 (一年中的第几天)
8	tm_isdst	0, 1, -1 (是否夏令时)

（1） 获取本地时间元组

time.localtime() 函数可以将一个时间戳转换成本地时区的 struct_time。如果不提供参数，则默认使用当前时间戳。

# 获取本地时间的 struct_time
local_time_struct = time.localtime()
print(f"本地时间元组: {local_time_struct}")
print(f"今年是: {local_time_struct.tm_year} 年")
print(f"今天是本周的第 {local_time_struct.tm_wday + 1} 天")

（2） 获取 UTC 时间元组

time.gmtime() 功能类似，但它返回的是 UTC (协调世界时，也称格林威治标准时间) 的 struct_time。

# 获取 UTC 时间的 struct_time
utc_time_struct = time.gmtime()
print(f"UTC 时间元组: {utc_time_struct}")

1.3 时间格式化与解析

time 模块中最实用的功能之一就是将时间在“结构化对象”和“字符串”之间来回转换。

（1） 格式化：从 struct_time 到字符串

time.strftime(format, t) 函数可以将一个 struct_time 对象（参数 t）按照指定的格式（参数 format）转换成一个字符串。

local_time_struct = time.localtime()# 格式化成 "年-月-日 时:分:秒"
formatted_time = time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", local_time_struct)
print(f"格式化后的本地时间: {formatted_time}")
# 输出: 格式化后的本地时间: 2025-06-13 05:00:25 (示例)

（2） 解析：从字符串到 struct_time

time.strptime(string, format) 函数是 strftime 的逆操作，它可以将一个字符串（参数 string）按照指定的格式（参数 format）解析成一个 struct_time 对象。

time_string = "2025-10-01 08:30:00"
format_pattern = "%Y-%m-%d %H:%M:%S"# 将字符串解析为 struct_time
parsed_time_struct = time.strptime(time_string, format_pattern)
print(f"解析后的时间元组: {parsed_time_struct}")
print(f"解析出的年份是: {parsed_time_struct.tm_year}")

注意：解析时，字符串的格式必须与 format 参数严格匹配，否则会抛出 ValueError 异常。

1.4 实用函数 time.sleep()

time.sleep(secs) 函数可以让当前程序的执行暂停指定的秒数（secs 可以是浮点数，以实现毫秒级的暂停）。

print("程序开始...")
time.sleep(2.5)  # 暂停 2.5 秒
print("2.5 秒后，程序继续执行！")

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二、datetime 模块：时间的高级管家

如果说 time 模块是处理时间的基础工具，那么 datetime 模块就是功能更强大、设计更现代的“时间瑞士军刀”。它以面向对象的方式封装了日期和时间的处理，使用起来更直观、更方便。

2.1 datetime 模块的核心对象

datetime 模块主要包含以下几个核心类：

• date：表示日期（年、月、日）。
• time：表示时间（时、分、秒、微秒）。
• datetime：表示日期和时间（年、月、日、时、分、秒、微秒）。
• timedelta：表示两个 date、time 或 datetime 对象之间的时间差。

2.1.1 date 对象：专注日期

date 对象只关心年、月、日。

from datetime import date# 创建一个 date 对象
d = date(2025, 10, 1)
print(f"日期对象: {d}")
print(f"年份: {d.year}, 月份: {d.month}, 日: {d.day}")# 获取今天的 date 对象
today = date.today()
print(f"今天是: {today}")

2.1.2 time 对象：专注时间

time 对象只关心时、分、秒、微秒，与日期无关。

from datetime import time# 创建一个 time 对象
t = time(14, 30, 55, 123456)
print(f"时间对象: {t}")
print(f"小时: {t.hour}, 分钟: {t.minute}, 秒: {t.second}, 微秒: {t.microsecond}")

2.1.3 datetime 对象：日期与时间的结合体

这是最常用的对象，它包含了 date 和 time 的所有信息。

（1） 创建 datetime 对象

from datetime import datetime# 直接创建
dt = datetime(2025, 10, 1, 10, 30, 0)
print(f"创建的 datetime 对象: {dt}")# 获取当前本地日期和时间
now = datetime.now()
print(f"当前本地时间: {now}")# 获取当前 UTC 日期和时间
utcnow = datetime.utcnow()
print(f"当前 UTC 时间: {utcnow}")

（2） datetime 对象与时间戳的转换

datetime 对象可以轻松地与时间戳进行互换。

from datetime import datetime# 获取当前时间
now = datetime.now()
print(f"当前时间对象: {now}")# datetime 对象 -> 时间戳
timestamp = now.timestamp()
print(f"转换后的时间戳: {timestamp}")# 时间戳 -> datetime 对象
dt_from_ts = datetime.fromtimestamp(timestamp)
print(f"从时间戳恢复的时间对象: {dt_from_ts}")

2.2 时间的“加减法”：timedelta 对象

timedelta 对象是 datetime 模块的一大亮点，它代表一个时间段或持续时间，让日期时间的计算变得异常简单。

from datetime import datetime, timedelta# 获取当前时间
now = datetime.now()
print(f"当前时间: {now}")# 创建一个表示“1天12小时”的时间差
delta = timedelta(days=1, hours=12)# 计算未来时间
future_time = now + delta
print(f"1天12小时后: {future_time}")# 计算过去时间
past_time = now - delta
print(f"1天12小时前: {past_time}")# 计算两个 datetime 对象的时间差
dt1 = datetime(2025, 1, 1)
dt2 = datetime(2025, 1, 31)
diff = dt2 - dt1
print(f"两个日期相差: {diff.days} 天")

2.3 datetime 的格式化与解析

datetime 对象也拥有 strftime 方法用于格式化，同时 datetime 类也提供了 strptime 类方法用于解析，用法与 time 模块中的版本非常相似。

from datetime import datetimenow = datetime.now()# 格式化：datetime 对象 -> 字符串
formatted_dt = now.strftime("%Y/%m/%d %A %I:%M %p")
print(f"格式化后的 datetime: {formatted_dt}")
# 输出示例: 格式化后的 datetime: 2025/06/13 Friday 05:00 AM# 解析：字符串 -> datetime 对象
date_str = "2025-12-25 18:00:00"
dt_obj = datetime.strptime(date_str, "%Y-%m-%d %H:%M:%S")
print(f"从字符串解析的 datetime: {dt_obj}")

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三、time 与 datetime 的抉择

初学者可能会困惑，何时使用 time，何时使用 datetime？下面这张图和表格可以帮助你理清思路。

graph TDA[时间处理需求] --> B{需要进行日期计算或处理具体日期吗?};B -- 是 --> C[使用 `datetime` 模块];B -- 否 --> D{是否主要处理时间戳或程序计时?};D -- 是 --> E[使用 `time` 模块];D -- 否 --> F[重新评估需求, `datetime` 通常更通用];C --> C1[创建 `date`, `time`, `datetime` 对象];C --> C2[使用 `timedelta` 进行加减];C --> C3[使用 `strftime`/`strptime`];E --> E1[获取时间戳 `time.time()`];E --> E2[程序暂停 `time.sleep()`];E --> E3[与 `struct_time` 转换];

特性	time 模块	datetime 模块	选择建议
核心	面向过程，函数驱动	面向对象，通过 date, time, datetime 对象操作	优先选择 datetime，除非有特定需求。
数据模型	时间戳 (浮点数) 和 struct_time (元组)	功能丰富的 date, time, datetime, timedelta 对象	datetime 的对象模型更直观，易于理解和使用。
功能范围	基础的时间获取、格式化、转换、程序暂停	涵盖 time 的功能，并增加了强大的日期时间算术运算	需要日期计算（如加减天数）时，必须使用 datetime。
时区处理	时区支持有限，主要依赖本地时区和 UTC	提供了对时区信息(tzinfo)的更好支持（虽然需要配合第三方库如pytz）	对于复杂的时区应用，datetime 是基础。
典型场景	计算代码执行时间、生成与系统底层兼容的时间戳、sleep	日志记录、数据分析、Web 应用、任务调度、任何需要处理具体日期和时间的场景	日常开发和应用层编程，95% 的情况应使用 datetime。

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四、实战演练：一个简单的倒计时程序

让我们用 datetime 和 time 模块的知识来编写一个实用的倒计时程序。

from datetime import datetime
import timedef countdown(target_date_str):"""一个简单的倒计时函数:param target_date_str: 目标日期字符串，格式为 "YYYY-MM-DD HH:MM:SS""""try:# 1. 使用 datetime.strptime 解析目标日期字符串为 datetime 对象target_date = datetime.strptime(target_date_str, "%Y-%m-%d %H:%M:%S")print(f"目标时间: {target_date.strftime('%Y年%m月%d日 %H:%M:%S')}")print("倒计时开始！")# 2. 循环直到当前时间超过目标时间while True:# 获取当前时间now = datetime.now()# 如果当前时间已超过目标，则结束if now >= target_date:print("\n时间到！")break# 3. 使用 timedelta 计算剩余时间remaining = target_date - now# 为了更清晰地显示，我们手动计算天、时、分、秒# remaining.total_seconds() 返回总秒数total_seconds = int(remaining.total_seconds())days, rem_seconds = divmod(total_seconds, 86400) # 86400 = 24 * 60 * 60hours, rem_seconds = divmod(rem_seconds, 3600)  # 3600 = 60 * 60minutes, seconds = divmod(rem_seconds, 60)# 4. 使用 \r 实现单行刷新，\r 表示回车，将光标移到行首print(f"\r剩余时间: {days} 天 {hours:02d} 时 {minutes:02d} 分 {seconds:02d} 秒", end="")# 5. 使用 time.sleep(1) 每秒刷新一次time.sleep(1)except ValueError:print("错误：日期格式不正确！请输入 'YYYY-MM-DD HH:MM:SS' 格式。")# --- 程序入口 ---
if __name__ == "__main__":# 设置一个未来的时间点作为倒计时目标target = "2026-01-01 00:00:00"countdown(target)

这个例子完美地结合了两个模块的优点：使用 datetime 进行精准的日期解析和时间差计算，使用 time.sleep() 控制程序的执行节奏。

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五、总结

恭喜你，完成了对 Python 时间处理核心模块的学习！现在，让我们回顾一下今天的核心知识点：

1. time 模块：是 Python 处理时间的基础模块，更接近底层。它的核心是 Unix 时间戳 (time.time()) 和 时间元组 (struct_time)。主要用于获取时间戳、程序计时 (time.sleep()) 以及基础的格式化 (strftime) 和解析 (strptime)。

2. datetime 模块：是更高级、更推荐的面向对象的时间处理模块。它提供了 date, time, datetime 等直观的对象来表示日期和时间。

3. 核心对象：datetime.datetime 是最常用的对象，它不仅可以表示精确到微秒的日期时间，还能方便地与时间戳进行转换。

4. timedelta：是 datetime 模块的王牌功能，它代表一个时间间隔，使得日期和时间的加减运算变得像整数运算一样简单，是处理日期计算的关键。

5. 格式化与解析：strftime 用于将时间对象转换为人类可读的字符串，而 strptime 则反向将字符串解析为时间对象。这是处理时间数据输入输出的必备技能。

6. 选择策略：在绝大多数应用开发中，优先使用 datetime 模块。只有在需要进行底层时间戳操作或简单的程序计时时，才考虑使用 time 模块。

掌握了 time 和 datetime，你就拥有了在代码中操控时间流的能力。无论是记录事件发生的瞬间，还是预测未来的某个时刻，你都将游刃有余。继续练习，将这些知识应用到你的项目中去吧！

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