python日期时间（气象）处理方法（1）

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在我们气象编程的过程中，不可避免地遇到日期时间的处理。如气象数据观测的日界一般是北京时20时为日界，2023年08月14日20:01的观测数据，就是08月15日的第一次分钟观测；08月14日21时观测数据，就是08月15日的第一次整点观测数据。为了便于全世界气象数据交换，计算机的时间是北京时，而全球数据交换的时候又用世界时；如何正确识别世界时和北京时、月末、闰月、年末等日期时间的处理给我们编程带来了挑战。

在计算机编程中，时间戳是指当前时刻相对于某个固定时间点的差值，通常以秒为单位。在Python中，时间戳常用于计算时间间隔以及在不同时区之间的时间转换等场景。本文将详细介绍Python中时间戳的期时间处理相关知识。

一、时间戳的概念

时间戳是指当前时刻相对于某个固定时间点的差值（1970年1月1日作为UNIX TIME的纪元时间），通常以秒为单位。在delphi、c++builder是以天为单位，在php中以秒为单位。

Integer 在JAVA内用32位表示，因此32位能表示的最大值是2147483647。另外1年365天的总秒数是 31536000，2147483647/31536000 = 68.1，也就是说32位能表示的最长时间是68年，从1970年开始的话，加上68.1，实际最终到2038年01月19日03时14分07秒，便会到 达最大时间，过了这个时间点，所有32位操作系统时间便会变为10000000 00000000 00000000 00000000，算下来也就是1901年12月13日20时45分52秒，这样便会出现时间回归的现象，很多软件便会运行异常了。

因为用32位来表示时间的最大间隔是68年，而最早出现的UNIX操作系统考虑到计算机产生的年代和应用的时限综合取了1970年1月1日作为UNIX TIME的纪元时间(开始时间)，至于时间回归的现象相信随着64为操作系统的产生逐渐得到解决，因为用64位操作系统可以表示到 292,277,026,596年12月4日15时30分08秒，相信我们的N代子孙，哪怕地球毁灭那天都不用愁不够用了，因为这个时间已经是千亿年以后了。

每个计算机都有自己的时间戳，可以通过Python中的time模块获取当前时间戳。

import time
print(time.time())

执行以上代码即可输出当前时间戳。

二、常用的时间戳操作

1、时间戳转化为时间

通过time模块的gmtime或localtime方法，可以将时间戳转化为时间格式。

import time
# 将时间戳转为本地时间
print(time.localtime(1683459200))
# 将时间戳转为UTC时间
print(time.gmtime(1683459200))

在以上代码中，我们将时间戳1683459200分别转换为本地时间和UTC时间。

结果如下：

本地时间 time.struct_time(tm_year=2023, tm_mon=5, tm_mday=7, tm_hour=19, tm_min=33, tm_sec=20, tm_wday=6, tm_yday=127, tm_isdst=0)

UTC时间 time.struct_time(tm_year=2023, tm_mon=5, tm_mday=7, tm_hour=11, tm_min=33, tm_sec=20, tm_wday=6, tm_yday=127, tm_isdst=0)

2、时间转化为时间戳

通过time.mktime方法，可以将时间格式转化为时间戳。

import time
t = (2023, 5, 7, 0, 0, 0, 0, 0, 0)
print(time.mktime(t)) # 输出1683388800.0

在以上代码中，我们将时间(2023, 5, 7, 0, 0, 0, 0, 0, 0)转换为时间戳。

3、时间戳加减操作

通过time模块的gmtime或localtime方法，将时间戳转化为时间格式，就可以进行时间的加减操作。

import time
# 获取当前时间戳
t1 = time.time()
print(time.localtime(t1))
# 将时间加上1天
t2 = t1 + 24*3600
print(time.localtime(t2))
# 将时间减去1小时
t3 = t1 - 3600
print(time.localtime(t3))

在以上代码中，我们对当前时间进行了三次操作，分别加上一天、减去一小时，输出了相应的时间格式。

三、日期格式转换

1、时间戳转日期字符串

通过time模块的strftime方法，可以将时间戳转换为指定格式的日期字符串。

import time
# 将时间戳转为日期字符串
print(time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S", time.localtime(1609459200)))

在以上代码中，我们将时间戳转换为“年-月-日 时:分:秒”的日期字符串。

2、日期字符串转时间戳

通过time模块的strptime方法，可以将指定格式的日期字符串转换为时间戳。

import time
# 将日期字符串转为时间戳
print(time.mktime(time.strptime("2023-05-04 00:00:00", "%Y-%m-%d %H:%M:%S")))

在以上代码中，我们将日期字符串“2023-05-04 00:00:00”转换为时间戳。

3、获取当前世界时间

import time
import datetime
def getUTCtime():
    now_stamp = time.time()
    utc_time = datetime.datetime.utcfromtimestamp(now_stamp)
    utc_time_format = utc_time.strftime('%Y%m%d%H')+'0000'
    return utc_time_format
#返回当前世界时日期时间串：'20171026070000'

在以上代码中，返回当前世界时整点的日期时间串，如20171026070000。

4、获取当前北京时间

import time
import datetime
def getLoctime():
    now_stamp = time.time()
    local_time = datetime.datetime.fromtimestamp(now_stamp)
    local_time_format = local_time.strftime('%Y-%m-%d %H')+':00:00'
    return local_time_format
#返回：'2017-10-27 15:00:00'

在以上代码中，返回当前北京时整点的日期时间串，如2017-10-27 15:00:00。

5、气象观测数据日期时间转换技巧

import time
import datetime
#tims=年月日时字符串，如2020101608, num=小时，
def gettimes(times,num):
    year=int(times[0:4])
    month=int(times[4:6])
    day=int(times[6:8])
    hour=int(times[8:10])
    timestamp = time.mktime((year,month,day,hour,0,0,0,0,0)) #时间戳
    timestamp = timestamp+num*3600.  #转换为时差时间，单位秒
    times = time.strftime("%Y%m%d%H",time.localtime(timestamp))
    return times
#返回num小时后的日期时间字符串：'2020101611'

在以上代码中，返回num小时后的日期时间字符串，如2017102607。

如果num=-8, 把北京时字符串转化为世界时字符串。

num=8, 把世界时字符串转化为北京时字符串。

num=3, 实现把21时观测数据的北京时日期时间字符串，转换为气象第二天的日期字符串。如times=2023081421， num=3, 返回值=2023081500,正好为2023-08-15 00时，也就是气象第二天的第一个数据。这样就巧妙地回避了月末、闰月、年末等日期时间的处理问题，它总是可以返回正确的值。

总结：

本文详细介绍了Python中时间戳的相关知识，包括时间戳的概念、常用的时间戳操作和日期格式转换。时间戳在计算时间间隔、时间转换、计算时间耗时、气象观测时间等场景中得到了广泛的应用。