本系列我们将为大家详细介绍Python中如何处理时间与日期。
通常，我们需要对程序运行时间进行计时，或进行休眠操作，这就需要用到Python中的time模块中的函数。休眠函数为sleep，加上需要休眠的时间参数（单位秒，可以传入浮点数）即可：
import time
time.sleep(10.5) # 10.5 seconds对于计时操作，最常见的方式时调用time()函数完成**（事实上这个方法是不可靠的）**。time()返回的是系统当前时间距离某一个起始时间（纪元，epoch）之间经过的秒数。对于绝大多数系统而言，纪元都被设定为1970年1月1日零时零分：
import time
duration = time.time()
print(duration)
print(duration / (3600 * 24 * 365) + 1970) # Years past
# 1606273859.9901683
# 2020.9346099692468因此，当我们需要计算一段程序运行的时间时，可以在开始运行前调用一下time()，结束后再调用一下，把两次的结果相减即为时间差：
import time
start_time = time.time()
time.sleep(3)
end_time = time.time()
print(f"Time past: {end_time - start_time}")
# Time past: 3.001339912414551实际上，time()并非专用于计时，因为它是受系统时间影响的，当计时过程中系统时间发生变化时，计时的结果也相应会发生变化。因此，Python在time模块中提供了另外三种专用于计时的函数，分别为：monotonic()，perf_counter()和process_time()。三者的共同点是只能给出前后两次调用的相对时间，也就是需要在被测量的程序前后均调用一次，再将两次的结果相减；区别在于精度、效率和测量对象。monotonic()函数是最常用到的计时工具，被Python许多内建模块使用，它能够避免系统时间的影响；perf_counter()能够提供极高精度的测量；而process_time()的测量对象是程序真实占用的CPU时间，通常情况下，CPU时间近似等于真实消耗的时间，但是当CPU任务繁重时，某一个程序抢占的CPU时间会降低，因而CPU时间会小于真实消耗的时间：
import time
start_point = time.monotonic()
num = 0
for i in range(1000000):
num += 1
end_point = time.monotonic()
print(f"Function monotonic. Result: {end_point - start_point}")
start_point = time.perf_counter()
num = 0
for i in range(1000000):
num += 1
end_point = time.perf_counter()
print(f"Function perf_counter. Result: {end_point - start_point}")
start_point = time.process_time()
num = 0
for i in range(1000000):
num += 1
end_point = time.process_time()
print(f"Function process_time. Result: {end_point - start_point}")
start_point = time.monotonic()
time.sleep(1)
end_point = time.monotonic()
print(f"Function monotonic with sleep. Result: {end_point - start_point}")
start_point = time.perf_counter()
time.sleep(1)
end_point = time.perf_counter()
print(f"Function perf_counter with sleep. Result: {end_point - start_point}")
start_point = time.process_time()
time.sleep(1)
end_point = time.process_time()
print(f"Function process_time with sleep. Result: {end_point - start_point}")
# Function monotonic. Result: 0.09199030417948961
# Function perf_counter. Result: 0.0911644077859819
# Function process_time. Result: 0.09001115500000001
# Function monotonic with sleep. Result: 1.001048156991601
# Function perf_counter with sleep. Result: 1.0010539158247411
# Function process_time with sleep. Result: 2.7353000000007732e-05最后一项输出中，由于sleep并不会占用CPU，仅仅将程序阻塞，所以实际消耗的CPU时间是极低的。由于monotonic()和perf_counter()均统计的实际流逝的时间，因此会将sleep的时间统计在内。
虽然调用time()获得的是系统的当前时间，但是其单位是秒，而我们通常需要年月日时分秒等具体的信息，手动通过秒数来转换很困难，需要处理不同月份差异、闰月、闰秒、夏令时等问题。所谓结构化时间，即包含了年、月、日、天、时、分、秒以及时区等信息的一个namedtuple。Python提供了秒数至结构化时间之间的双向转换方式，从秒数给出结构化时间采用localtime()，而从结构化时间得到秒数采用mktime()：
import time
print(time.localtime()) # Use time() as default
print(time.mktime(time.localtime()))
print(time.time() - time.mktime(time.localtime()))
# time.struct_time(tm_year=2020, tm_mon=11, tm_mday=26, tm_hour=9, tm_min=53, tm_sec=51, tm_wday=3, tm_yday=331, tm_isdst=0)
# 1606355631.0
# 0.03206610679626465其中，结构化时间的每一个元素都是能够直接访问的：
import time
lt = time.localtime()
print(lt.tm_year, lt.tm_mon, lt.tm_mday, lt.tm_hour, lt.tm_min, lt.tm_sec)
# 2020 11 26 10 29 19
print(f"{lt.tm_year}-{lt.tm_mon}-{lt.tm_day}, {lt.tm_hour}:{lt.tm_min}:{lt.tm_sec}")
# 2020-11-26, 10:30:53具体包含的属性参考struct_time。
如何将结构化时间显示为一个我们易读的字符串格式呢？我们需要利用strftime()函数将结构化时间转化为一个字符串以便于阅读。strftime()接受一个format参数来指定输出的字符串格式，其中，结构化时间中不同的属性由不同的替换指令给出（类似于我们在日志格式化中介绍的%(levelname)s-%(message)s等形式）。例如，年需要用%y或%Y替换，小写%y表示不加世纪的两位数的年份（20年），而大写%Y表示加了世纪的四位数的年份（2020年）；月份采用%m，%b或%B表示，其中%m是数字表示的月份，范围**[1-12]**，而%B则为月份的全称，%b为月份的缩写；日期采用%d替换；其他的替换命令参考strftime。
import time
time_fmt1 = "Date: %Y-%m-%d. Time: %H:%M:%S"
time_fmt2 = "%I:%M:%S%z %p, %a, %d %b %Y, the %j-th day of year %Y"
print(time.strftime(time_fmt1))
print(time.strftime(time_fmt2, time.localtime()))
# Date: 2020-11-26. Time: 10:51:03
# 10:56:04+0800 AM, Thu, 26 Nov 2020, the 331-th day of year 2020time模块中给出了一个ctime()函数，它定义了一个默认的格式，直接调用ctime()即可输出易读的时间格式：
import time
print(time.ctime())
# Thu Nov 26 11:05:45 2020当然，strftime()也存在逆向函数strptime()，可以将字符串解析为一个结构化时间，其默认格式与ctime()的格式一致：
import time
str_time = time.ctime()
print(time.strptime(str_time))
# time.struct_time(tm_year=2020, tm_mon=11, tm_mday=26, tm_hour=11, tm_min=6, tm_sec=45, tm_wday=3, tm_yday=331, tm_isdst=-1)