Python入门小知识：模块与datetime模块

安余生大大
VIP.5 如鱼得水
195 阅读6分钟

小知识，大挑战！本文正在参与“程序员必备小知识”创作活动。​​​ ​

 把这些定义的所有的方法和变量存放在文件中，为一些脚本或者交互式的解释器实例使用，这个文件被称为模块（Module）。

模块是一个包含所有你定义的函数和变量的文件，其后缀名是.py。模块可以被别的程序引入，以使用该模块中的函数等功能。这也是使用 Python 标准库的方法。

1. 什么是模块

  • 容器 -> 数据的封装
  • 函数 -> 语句的封装
  • 类 -> 方法和属性的封装
  • 模块 -> 程序文件

【例子】创建一个 hello.py 文件

# hello.py
def hi():
    print('Hi everyone, I love lsgogroup!')

2. 命名空间

命名空间因为对象的不同，也有所区别，可以分为如下几种：

  • 内置命名空间（Built-in Namespaces）：Python 运行起来，它们就存在了。内置函数的命名空间都属于内置命名空间，所以，我们可以在任何程序中直接运行它们，比如id(),不需要做什么操作，拿过来就直接使用了。
  • 全局命名空间（Module：Global Namespaces）：每个模块创建它自己所拥有的全局命名空间，不同模块的全局命名空间彼此独立，不同模块中相同名称的命名空间，也会因为模块的不同而不相互干扰。
  • 本地命名空间（Function & Class：Local Namespaces）：模块中有函数或者类，每个函数或者类所定义的命名空间就是本地命名空间。如果函数返回了结果或者抛出异常，则本地命名空间也结束了。

程序在查询上述三种命名空间的时候，就按照从里到外的顺序，即：Local Namespaces --> Global Namesspaces --> Built-in Namesspaces。

【例子】

import hello

hello.hi()  # Hi everyone, I love lsgogroup!
hi()  # NameError: name 'hi' is not defined

3. 导入模块

【例子】创建一个模块 TemperatureConversion.py

# TemperatureConversion.py
def c2f(cel):
    fah = cel * 1.8 + 32
    return fah


def f2c(fah):
    cel = (fah - 32) / 1.8
    return cel

  • 第一种：import 模块名
  • 第二种：from 模块名 import 函数名
  • 第三种：import 模块名 as 新名字
# import 模块名
import TemperatureConversion

print('32摄氏度 = %.2f华氏度' % TemperatureConversion.c2f(32))
print('99华氏度 = %.2f摄氏度' % TemperatureConversion.f2c(99))

# from 模块名 import 函数名
from TemperatureConversion import c2f, f2c

print('32摄氏度 = %.2f华氏度' % c2f(32))
print('99华氏度 = %.2f摄氏度' % f2c(99))

# import 模块名 as 新名字
import TemperatureConversion as tc

print('32摄氏度 = %.2f华氏度' % tc.c2f(32))
print('99华氏度 = %.2f摄氏度' % tc.f2c(99))

4. if __name__ == '__main__'

__name__：是内置变量，可用于表示当前模块的名字。

我们可知：如果一个 .py 文件（模块）被直接运行时，其__name__值为__main__，即模块名为__main__。

所以，if __name__ == '__main__'的意思是：当 .py 文件被直接运行时，if __name__ == '__main__'之下的代码块将被运行；当 .py 文件以模块形式被导入时，if __name__ == '__main__'之下的代码块不被运行。

5. 搜索路径

当解释器遇到 import 语句，如果模块在当前的搜索路径就会被导入。

【例子】

import sys

print(sys.path)

我们使用 import 语句的时候，Python 解释器是怎样找到对应的文件的呢？

这就涉及到 Python 的搜索路径，搜索路径是由一系列目录名组成的，Python 解释器就依次从这些目录中去寻找所引入的模块。

这看起来很像环境变量，事实上，也可以通过定义环境变量的方式来确定搜索路径。

搜索路径是在 Python 编译或安装的时候确定的，安装新的库应该也会修改。搜索路径被存储在 sys 模块中的 path 变量中。

6. 包（package）

包是一种管理 Python 模块命名空间的形式，采用"点模块名称"。

创建包分为三个步骤：

  • 创建一个文件夹，用于存放相关的模块，文件夹的名字即包的名字。
  • 在文件夹中创建一个 __init__.py 的模块文件，内容可以为空。
  • 将相关的模块放入文件夹中。

不妨假设你想设计一套统一处理声音文件和数据的模块（或者称之为一个"包"）。

现存很多种不同的音频文件格式（基本上都是通过后缀名区分的，例如： .wav，.aiff，.au），所以你需要有一组不断增加的模块，用来在不同的格式之间转换。

并且针对这些音频数据，还有很多不同的操作（比如混音，添加回声，增加均衡器功能，创建人造立体声效果），所以你还需要一组怎么也写不完的模块来处理这些操作。

这里给出了一种可能的包结构（在分层的文件系统中）:

sound/                          顶层包
      __init__.py               初始化 sound 包
      formats/                  文件格式转换子包
              __init__.py
              wavread.py
              wavwrite.py
              aiffread.py
              aiffwrite.py
              auread.py
              auwrite.py
              ...
      effects/                  声音效果子包
              __init__.py
              echo.py
              surround.py
              reverse.py
              ...
      filters/                  filters 子包
              __init__.py
              equalizer.py
              vocoder.py
              karaoke.py
              ...

在导入一个包的时候，Python 会根据 sys.path 中的目录来寻找这个包中包含的子目录。

目录只有包含一个叫做 __init__.py 的文件才会被认作是一个包，最简单的情况，放一个空的 __init__.py 就可以了。

练习题：

1、怎么查出通过 from xx import xx导⼊的可以直接调⽤的⽅法？

dir(xx)

2、了解Collection模块，编写程序以查询给定列表中最常见的元素。

题目说明：

输入：language = ['PHP', 'PHP', 'Python', 'PHP', 'Python', 'JS', 'Python', 'Python','PHP', 'Python']输出：Python

输出：Python

from collections import Counter
 
language = ['PHP', 'PHP', 'Python', 'PHP', 'Python', 'JS', 'Python', 'Python','PHP', 'Python']
c = max(Counter(language))
print(c)

datetime模块

datetime是Python中处理日期的标准模块，它提供了4种对日期和时间进行处理的类：datetime，date，time和timedelta。

1. datetime类

class datetime(date):
    def __init__(self, year, month, day, hour, minute, second, microsecond, tzinfo)
        pass
    def now(cls, tz=None):
        pass
    def timestamp(self):
        pass
    def fromtimestamp(cls, t, tz=None):
        pass
    def date(self):
        pass
    def time(self):
        pass
    def year(self):
        pass
    def month(self):
        pass
    def day(self):
        pass
    def hour(self):
        pass
    def minute(self):
        pass
    def second(self):
        pass
    def isoweekday(self):
        pass
    def strftime(self, fmt):
        pass
    def combine(cls, date, time, tzinfo=True):
        pass

  • datetime.now(tz=None) 获取当前的日期时间，输出顺序为：年、月、日、时、分、秒、微秒。
  • datetime.timestamp() 获取以 1970年1月1日为起点记录的秒数。
  • datetime.fromtimestamp(tz=None) 使用 unixtimestamp 创建一个 datetime。

【例子】如何创建一个 datetime 对象？

import datetime

# 定义一个固定的时间
dt = datetime.datetime(year=2020, month=8, day=7, hour=11, minute=23, second=59)
print(dt)
# 将时间转换为毫秒
print(dt.timestamp())

# 把毫秒转换为时间
dt = datetime.datetime.fromtimestamp(1596770639.0)
print(dt)

# 获取当前时间
dt = datetime.datetime.now()
print(dt)

  • datetime.strftime(fmt) 格式化 datetime 对象。
符号说明
%a本地简化星期名称（如星期一，返回 Mon）
%A本地完整星期名称（如星期一，返回 Monday）
%b本地简化的月份名称（如一月，返回 Jan）
%B本地完整的月份名称（如一月，返回 January）
%c本地相应的日期表示和时间表示
%d月内中的一天（0-31）
%H24小时制小时数（0-23）
%I12小时制小时数（01-12）
%j年内的一天（001-366）
%m月份（01-12）
%M分钟数（00-59）
%p本地A.M.或P.M.的等价符
%S秒（00-59）
%U一年中的星期数（00-53）星期天为星期的开始
%w星期（0-6），星期天为星期的开始
%W一年中的星期数（00-53）星期一为星期的开始
%x本地相应的日期表示
%X本地相应的时间表示
%y两位数的年份表示（00-99）
%Y四位数的年份表示（0000-9999）
%Z当前时区的名称（如果是本地时间，返回空字符串）
%%%号本身

【例子】如何将 datetime 对象转换为任何格式的日期？

import datetime

dt = datetime.datetime(year=2020, month=6, day=25, hour=11, minute=51, second=49)
s = dt.strftime("'%Y/%m/%d %H:%M:%S")
print(s)  # '2020/06/25 11:51:49

s = dt.strftime('%d %B, %Y, %A')
print(s)  # 25 June, 2020, Thursday

【练习】如何将给定日期转换为 "mmm-dd, YYYY" 的格式？

# 输入
d1 = datetime.date('2010-09-28')

# 输出
'Sep-28,2010'

import datetime

d1 = datetime.date(2010, 9, 28)
print(d1.strftime('%b-%d,%Y'))

  • datetime.date() Return the date part.
  • datetime.time() Return the time part, with tzinfo None.
  • datetime.year 年
  • datetime.month 月
  • datetime.day 日
  • datetime.hour 小时
  • datetime.minute 分钟
  • datetime.second 秒
  • datetime.isoweekday 星期几

【例子】datetime 对象包含很多与日期时间相关的实用功能。

import datetime

dt = datetime.datetime(year=2020, month=6, day=25, hour=11, minute=51, second=49)
print(dt.date())  # 2020-06-25
print(type(dt.date()))  # <class 'datetime.date'>
print(dt.time())  # 11:51:49
print(type(dt.time()))  # <class 'datetime.time'>
print(dt.year)  # 2020
print(dt.month)  # 6
print(dt.day)  # 25
print(dt.hour)  # 11
print(dt.minute)  # 51
print(dt.second)  # 49
print(dt.isoweekday())  # 4

在处理含有字符串日期的数据集或表格时，我们需要一种自动解析字符串的方法，无论它是什么格式的，都可以将其转化为 datetime 对象。这时，就要使用到 dateutil 中的 parser 模块。

  • parser.parse(timestr, parserinfo=None, **kwargs)

【例子】如何在 python 中将字符串解析为 datetime对象？

from dateutil import parser

s = '2020-06-25'
dt = parser.parse(s)
print(dt)  # 2020-06-25 00:00:00
print(type(dt))  # <class 'datetime.datetime'>

s = 'March 31, 2010, 10:51pm'
dt = parser.parse(s)
print(dt)  # 2010-03-31 22:51:00
print(type(dt))  # <class 'datetime.datetime'>

【练习】如何将字符串日期解析为 datetime 对象？

#问题
# 输入
s1 = "2010 Jan 1"
s2 = '31-1-2000'
s3 = 'October10, 1996, 10:40pm'

# 输出
2010-01-01 00:00:00
2000-01-31 00:00:00
2019-10-10 22:40:00

# 答案
from dateutil import parser

s1 = "2010 Jan 1"
s2 = '31-1-2000'
s3 = 'October10, 1996, 10:40pm'

dt1 = parser.parse(s1)
dt2 = parser.parse(s2)
dt3 = parser.parse(s3)

print(dt1)  # 2010-01-01 00:00:00
print(dt2)  # 2000-01-31 00:00:00
print(dt3)  # 1996-10-10 22:40:00

【练习】计算以下列表中连续的天数。

# 问题
# 输入
['Oct, 2, 1869', 'Oct, 10, 1869', 'Oct, 15, 1869', 'Oct, 20, 1869','Oct, 23, 1869']

# 输出
[8, 5, 5, 3]


# 答案
import numpy as np
from dateutil import parser

dateString = ['Oct, 2, 1869', 'Oct, 10, 1869', 'Oct, 15, 1869', 'Oct, 20, 1869', 'Oct, 23, 1869']
dates = [parser.parse(i) for i in dateString]
td = np.diff(dates)
print(td)
# [datetime.timedelta(days=8) datetime.timedelta(days=5)
#  datetime.timedelta(days=5) datetime.timedelta(days=3)]
d = [i.days for i in td]
print(d)  # [8, 5, 5, 3]

2. date类

class date:
    def __init__(self, year, month, day):
        pass
    def today(cls):
        pass

  • date.today() 获取当前日期信息。

【例子】如何在 Python 中获取当前日期和时间？

import datetime

d = datetime.date(2020, 6, 25)
print(d)  # 2020-06-25
print(type(d))  # <class 'datetime.date'>

d = datetime.date.today()
print(d)  # 2020-06-25
print(type(d))  # <class 'datetime.date'>

【练习】如何统计两个日期之间有多少个星期六？

# 问题
# 输入
d1 = datetime.date(1869, 1, 2)
d2 = datetime.date(1869, 10, 2)

# 输出
40


# 答案
import datetime

d1 = datetime.date(1869, 1, 2)
d2 = datetime.date(1869, 10, 2)
dt = (d2 - d1).days
print(dt)
print(d1.isoweekday())  # 6
print(dt // 7 + 1)  # 40

3. time类

class time:
    def __init__(self, hour, minute, second, microsecond, tzinfo):
        pass

【例子】如何使用 datetime.time() 类？

import datetime

t = datetime.time(12, 9, 23, 12980)
print(t)  # 12:09:23.012980
print(type(t))  # <class 'datetime.time'>

注意：

  • 1秒 = 1000 毫秒（milliseconds）
  • 1毫秒 = 1000 微妙（microseconds）

【练习】如何将给定日期转换为当天开始的时间？

# 输入
import datetime
date = datetime.date(2019, 10, 2)

# 输出
2019-10-02 00:00:00


# 答案
import datetime

date = datetime.date(2019, 10, 2)
dt = datetime.datetime(date.year, date.month, date.day)
print(dt)  # 2019-10-02 00:00:00

dt = datetime.datetime.combine(date, datetime.time.min)
print(dt)  # 2019-10-02 00:00:00

4. timedelta类

timedelta 表示具体时间实例中的一段时间。你可以把它们简单想象成两个日期或时间之间的间隔。

它常常被用来从 datetime 对象中添加或移除一段特定的时间。

class timedelta(SupportsAbs[timedelta]):
    def __init__(self, days, seconds, microseconds, milliseconds, minutes, hours, weeks,):
        pass
    def days(self):
        pass
    def total_seconds(self):
        pass

【例子】如何使用 datetime.timedelta() 类？

import datetime

td = datetime.timedelta(days=30)
print(td)  # 30 days, 0:00:00
print(type(td))  # <class 'datetime.timedelta'>
print(datetime.date.today())  # 2020-07-01
print(datetime.date.today() + td)  # 2020-07-31

dt1 = datetime.datetime(2020, 1, 31, 10, 10, 0)
dt2 = datetime.datetime(2019, 1, 31, 10, 10, 0)
td = dt1 - dt2
print(td)  # 365 days, 0:00:00
print(type(td))  # <class 'datetime.timedelta'>

td1 = datetime.timedelta(days=30)  # 30 days
td2 = datetime.timedelta(weeks=1)  # 1 week
td = td1 - td2
print(td)  # 23 days, 0:00:00
print(type(td))  # <class 'datetime.timedelta'>

如果将两个 datetime 对象相减，就会得到表示该时间间隔的 timedelta 对象。

同样地，将两个时间间隔相减，可以得到另一个 timedelta 对象。

【练习】

  1. 距离你出生那天过去多少天了？
  2. 距离你今年的下一个生日还有多少天？
  3. 将距离你今年的下一个生日的天数转换为秒数。
# 输入
bday = 'Oct 2, 1969'

【参考答案】

from dateutil import parser
import datetime

bDay = 'Oct 2, 1969'
dt1 = parser.parse(bDay).date()
dt2 = datetime.date.today()
dt3 = datetime.date(dt2.year, dt1.month, dt1.day)
print(dt1)  # 1969-10-02
print(dt2)  # 2020-07-01
print(dt3)  # 2020-10-02

td = dt2 - dt1
print(td.days)  # 18535
td = dt3 - dt2
print(td.days)  # 93
print(td.days * 24 * 60 * 60)  # 8035200
print(td.total_seconds())  # 8035200.0

练习题：

1、假设你获取了用户输入的日期和时间如2020-1-21 9:01:30，以及一个时区信息如UTC+5:00，均是str，请编写一个函数将其转换为timestamp：

题目说明:

# 问题
def to_timestamp(dt_str, tz_str):
    # your code here
        pass

# 答案
from dateutil import parser

def to_timestamp(dt_str, tz_str):
    d1 = parser.parse(dt_str).timestamp()
    d2 = parser.parse(tz_str).timestamp()
    print(d1,d2)

to_timestamp('2020-08-07','2020-08-06')

2、编写Python程序以选择指定年份的所有星期日。

import datetime

def all_sundays(year):
    dt = datetime.datetime(year=year, month=1, day=1)
    a = 6-dt.isoweekday()
    if a >= 0:
        dt = datetime.datetime(year=year, month=1, day=1+a)
    else:
        dt = datetime.datetime(year=year, month=1, day=1+6)
    d2 = datetime.datetime(year=year+1, month=1, day=1)
    dd = (d2 - dt).days
    print(dd // 7 + 1)  # 40
all_sundays(2017)

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