Práce s datem a časem

Python Jiří Znamenáček Práce s datem a časem 2018-05-16

Práce s časem a datumem je v Python'u roztroušena na několika místech, především asi podle svého primárního použití. Část metod tak vypadá duplikovaně a některé věci najdete nejspíše tam, kde byste je nehledali.

Tato přednáška se nebude ani náhodou pokoušet o ucelený přehled dostupné funkcionality (které je opravdu mnoho), ale zato se pokusí vypíchnout některé důležité koncepty a pár užitečných nástrojů^*.

^* Tím je pochopitelně míněno především to, co jsem někdy potřeboval, a když už jsem to zjistil, tak by byla škoda to nezapsat ^_~

K chování časových operací je třeba mít alespoň povšechné povědomí o několika základních konceptech týkajících se měření času a určování data v počítačovém světě:

Svět počítačový určuje čas podle počtu sekund uběhlých od tzv. počátku epochy, kterým je deklarativně začátek – tedy půlnoc – 1. ledna 1970 gregoriánského kalendáře (a zjevně to byl čtvrtek).
Nicméně tento epochový čas si většinou nehraje na dorovnávání nepřesností se skutečností pomocí tzv. přestupných sekund, takže se za prvé rozjíždí (protože den skutečně nemá právě 86 400 sekund; v dohledné době pro lidi ne až tak moc viditelný efekt) a za druhé některé systémy přestupné sekundy započítávají.
Spousta systémů – především z historické doby – ukládá počet sekund jako 32-bitové celé číslo. Což znamená že 19. ledna 2038 (UTC, plus mínus nějaká ta přestupná sekunda ;-) přetečou.

K těmto obecným ještě pár konkrétnějších poznámek:

Jelikož sekundová přesnost je pro spoustu aplikací naprosto nedostačující, začalo se časem přecházet na přesnost nanosekundovou. Nicméně ne všechny systémy a programovací jazyky jí vyhradily dostatečně přesnou datovou reprezentaci, takže občas sem tam nějaká ta třebas mikrosekunda uletí…
Každý jistě z vlastní zkušenosti zná zábavu zvanou letní čas, případně též související časové pásmo. Jak řešit kupříkladu ukládání logovacích souborů při náhlé změně času o hodinu libovolným směrem nebo zda za uživatele „inteligentně“ předvídat, v jakémže konkrétním čase ta která událost tedy vlastně nastala, rozhodně není žádný med…

Při práci s časem je (kromě požadované přesnosti) zdaleka nejdůležitější vědět:

Zda používaná operace bere v potaz časová pásma a letní čas nebo nikoli.

A toto skutečně nepodceňujte! Kupříkladu všude citovaná funkce time.mktime() vracející počet sekund od začátku epochy (jako reálné číslo) je za prvé závislá na platformě a za druhé provádí automatický přepočet podle lokálního času (respektive toho, co si daný systém myslí, že je lokální čas, což může být ještě horší).

Python sice pochopitelně obsahuje základní informace o časových pásmech a letním čase (v podobě třídy timezone), ale z pochopitelných důvodů nejsou příliš obsáhlé (především nejdou moc mimo epochu a jsou často závislé na konkrétní platformě). Pro jakoukoliv trochu serióznější práci s časovými pásmy a posuny proto použijte externí modul pytz (World Timezone Definitions for Python).

Uvedený požadavek na zařazení časových objektů do dvou skupin podle jejich přístupu k (absolutní) interpretaci časového údaje je realizován existencí tzv. naivních a informovaných časových údajů:

informované (aware) časové údaje mají dostatečnou znalost lokálně (a globálně) aplikovaných pravidel pro přesné umístění události v čase (a to samozřejmě včetně časových zón, letního času a podobných vymyšleností) a tím pádem i relativně vůči ostatním informovaným časovým údajům;
naivní (naive) časové údaje postrádají (dostatečnou) znalost pro své umístění v čase (tedy především relativně vůči ostatním časovým objektům).

Zjednodušeně by se dalo říci, že naivní objekty jsou prostě číslo, jehož interpretace je zcela v rukách programátora, zatímco informované objekty představují naprosto jasný údaj o čase, o kterém se nedá diskutovat.

Prakticky se tyto objekty dají rozeznat podle hodnoty svého atributu tzinfo – naivní v něm obsahují hodnotu None, zatímco informované referenci na konkrétní instanci abstraktní třídy tzinfo (kterážto je v Python'u tedy pouze jedna – timezone – a pro všechny ostatní se podívejte na již zmiňovaný pytz).

Kromě počtu (nano)sekund od počátku epochy se často čas předává pomocí datové struktury struct_time, která drží kompletní informaci o datu včetně dne v týdnu, v roce a (případné) aplikaci letního posunu:

# UTC-čas >>> time.gmtime() time.struct_time( tm_year=2018, tm_mon=6, tm_mday=7, tm_hour=12, tm_min=53, tm_sec=53, tm_wday=3, tm_yday=158, tm_isdst=0 ) # lokální čas >>> time.localtime() time.struct_time( tm_year=2018, tm_mon=6, tm_mday=7, tm_hour=14, tm_min=54, tm_sec=27, tm_wday=3, tm_yday=158, tm_isdst=1 ) Zalámáno pro lepší čitelnost.

Některé metody vrací datum/čas právě v této podobě, jiné ho zase jsou schopné v této podobě přijímat.

Častou operací je převod data a času z nějakého řetězcového zápisu do počítačové reprezentace a zpět. Python na pro uvedenou funkcionalitu volá (platformně závislou) céčkovskou knihovní funkci strftime(). Příklad:

>>> from datetime import datetime # z řetězce na objekt >>> datetime.strptime("20180427_171439", '%Y%m%d_%H%M%S') datetime.datetime(2018, 4, 27, 17, 14, 39) # z objektu na řetězec >>> t = datetime.strptime("20180427_171439", '%Y%m%d_%H%M%S') >>> t.strftime('%c') # lokálně závislý plný výpis 'Fri Apr 27 17:14:39 2018' >>> t.strftime('%d. %B %Y, %H:%M:%S, %A, %j. den roku') # vlastní výpis '27. April 2018, 17:14:39, Friday, 117. den roku' PS: „Poloviční“ objekty pouze pro datum date nebo pouze pro čas time pochopitelně nadbytečné údaje nepotřebují a pokud je přesto zadáte, nemusí to vždy dopadnout podle vašich představ.

Jelikož formátovacích příznaků je opravdu hodně (a to i jenom těch platformně nezávislých), odkazuji pro ně na oficiální dokumentaci.

Velmi užitečná metoda replace() zamění na vstupním časovém objektu pouze ty části, které dostane jako své parametry:

datetime.replace(year=self.year, month=self.month, day=self.day, hour=self.hour, minute=self.minute, second=self.second, microsecond=self.microsecond, tzinfo=self.tzinfo, *, fold=0)

Parametr fold slouží (od verze Python'u 3.6) k rozlišení pořadí časových okamžiků, které kvůli skokové změně času (např. přechod na letní čas) ukazují zdánlivě na stejnou hodnotu (0 obdrží ten dřívější, 1 ten pozdější).

Několik příkladů:

>>> from datetime import datetime, timezone >>> dt = datetime.strptime("20180427_171439", '%Y%m%d_%H%M%S') >>> dt datetime.datetime(2018, 4, 27, 17, 14, 39) # naivní časový objekt >>> dt.replace(year=2017) datetime.datetime(2017, 4, 27, 17, 14, 39) # informovaný časový objekt >>> dt.replace(tzinfo=timezone.utc) datetime.datetime(2018, 4, 27, 17, 14, 39, tzinfo=datetime.timezone.utc)

Od Python'u 3.3 je asi nejsnadnějším způsobem, jak získat počet sekund od začátku epochy k danému časovému okamžiku, metoda datetime.datetime.timestamp():

>>> from datetime import datetime >>> datetime.timestamp( datetime.now() ) 1529340048.165769

Nicméně i zde je schovaný zádrhel:

Pokud je použitý datetime objekt naivní, je předpokládán čas zadaný jako lokální a ke konverzi je použita platformní céčkovská funkce mktime(), zatímco pokud je objekt informovaný, je výsledná hodnota spočítána jako dt.replace(tzinfo=timezone.utc).timestamp() .

Kromě toho, že podle povahy vstupního časového objektu můžete dostat různé výsledky, má také céčkovská funkce mktime() menší rozsah platnosti než odpovídající pythoní objekt, takže někdy můžete při zcela nevinném dotazu obdržet výjimku OverflowError.

Nepřekvapivě k předchozímu převodu existuje inverzní metoda datetime.fromtimestamp(timestamp, tz=None) provádějící opačnou konverzi

>>> from datetime import datetime, timezone >>> dt = datetime.timestamp( datetime.now() ) >>> dt 1529409724.25855 >>> datetime.fromtimestamp(dt) datetime.datetime(2018, 6, 19, 14, 2, 4, 258550)

A nepřekvapivě poznámky k ní jsou úplně stejné jako k předchozí, tzn. že bez udání časové zóny tzinfo se předpokládá lokální čas a vrácený časový objekt je naivní.

Inverzní funkce k funkci time.gmtime([SEKUNDY]) se trochu překvapivě schovává v modulu calendar – calendar.timegm([ČasováNtice]):

>>> import time >>> import calendar >>> dt = time.gmtime(0) >>> dt time.struct_time( tm_year=1970, tm_mon=1, tm_mday=1, tm_hour=0, tm_min=0, tm_sec=0, tm_wday=3, tm_yday=1, tm_isdst=0 ) >>> calendar.timegm(dt) 0 Zalámáno pro lepší čitelnost.

Tato funkce slouží k nastavení času modifikace a posledního přístupu k zadané cestě^*.

^* Dejte si pozor, že cesta může podle platformy znamenat různé věci! Kupříkladu na Windows mezi podporované cesty nepatří adresáře (protože nejsou implementovány jako soubory).

K základnímu použití patří tři následující způsoby volání:

utime(CESTA) – nastaví čas přístupu a modifikace na aktuální;
utime(CESTA, times=(atime, mtime)) – nastaví parametry souboru podle sekund od začátku epochy (v pořadí poslední přístup – poslední modifikace);
utime(CESTA, ns=(atime_ns, mtime_ns)) – totéž jako předchozí, ale s přesností na nasekundy.

Sekundy a nanosekundy nelze míchat. Jinak se naštěstí metoda chová očekávatelně – co do ní pošlete, to zapíše.

Jelikož problematika času je neuvěřitelně rozsáhlá, místo závěru odkazy do oficiální dokumentace, až budete (a že budete!) potřebovat více:

modul datetime (podmoduly datetime plus date a time, tzinfo a timezone, timedelta)
modul time
modul calendar