时间日期和时间增量

datetime64 基础

在 numpy 中，我们很方便的将字符串转换成时间日期类型 datetime64（datetime 已被 python 包含的日期时间库所占用）。
datatime64是带单位的日期时间类型，其单位如下：

注意：

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

【例】从字符串创建 datetime64 类型时，默认情况下，numpy 会根据字符串自动选择对应的单位。

import numpy as np
a = np.datetime64('2020-03-01')
print(a, a.dtype)  # 2020-03-01 datetime64[D]
a = np.datetime64('2020-03')
print(a, a.dtype)  # 2020-03 datetime64[M]
a = np.datetime64('2020-03-08 20:00:05')
print(a, a.dtype)  # 2020-03-08T20:00:05 datetime64[s]
a = np.datetime64('2020-03-08 20:00')
print(a, a.dtype)  # 2020-03-08T20:00 datetime64[m]
a = np.datetime64('2020-03-08 20')
print(a, a.dtype)  # 2020-03-08T20 datetime64[h]

【例】从字符串创建 datetime64 类型时，可以强制指定使用的单位。

import numpy as np
a = np.datetime64('2020-03', 'D')
print(a, a.dtype)  # 2020-03-01 datetime64[D]
a = np.datetime64('2020-03', 'Y')
print(a, a.dtype)  # 2020 datetime64[Y]
print(np.datetime64('2020-03') == np.datetime64('2020-03-01'))  # True
print(np.datetime64('2020-03') == np.datetime64('2020-03-02'))  #False

由上例可以看出，2019-03 和 2019-03-01 所表示的其实是同一个时间。 事实上，如果两个 datetime64 对象具有不同的单位，它们可能仍然代表相同的时刻。并且从较大的单位（如月份）转换为较小的单位（如天数）是安全的。

【例】从字符串创建 datetime64 数组时，如果单位不统一，则一律转化成其中最小的单位。

import numpy as np
a = np.array(['2020-03', '2020-03-08', '2020-03-08 20:00'], dtype='datetime64')
print(a, a.dtype)
# ['2020-03-01T00:00' '2020-03-08T00:00' '2020-03-08T20:00'] datetime64[m]

【例】使用arange()创建 datetime64 数组，用于生成日期范围。

import numpy as np
a = np.arange('2020-08-01', '2020-08-10', dtype=np.datetime64)
print(a)
# ['2020-08-01' '2020-08-02' '2020-08-03' '2020-08-04' '2020-08-05'
#  '2020-08-06' '2020-08-07' '2020-08-08' '2020-08-09']
print(a.dtype)  # datetime64[D]
a = np.arange('2020-08-01 20:00', '2020-08-10', dtype=np.datetime64)
print(a)
# ['2020-08-01T20:00' '2020-08-01T20:01' '2020-08-01T20:02' ...
#  '2020-08-09T23:57' '2020-08-09T23:58' '2020-08-09T23:59']
print(a.dtype)  # datetime64[m]
a = np.arange('2020-05', '2020-12', dtype=np.datetime64)
print(a)
# ['2020-05' '2020-06' '2020-07' '2020-08' '2020-09' '2020-10' '2020-11']
print(a.dtype)  # datetime64[M]

datetime64 和 timedelta64 运算

【例】timedelta64 表示两个 datetime64 之间的差。timedelta64 也是带单位的，并且和相减运算中的两个 datetime64 中的较小的单位保持一致。

import numpy as np
a = np.datetime64('2020-03-08') - np.datetime64('2020-03-07')
b = np.datetime64('2020-03-08') - np.datetime64('202-03-07 08:00')
c = np.datetime64('2020-03-08') - np.datetime64('2020-03-07 23:00', 'D')
print(a, a.dtype)  # 1 days timedelta64[D]
print(b, b.dtype)  # 956178240 minutes timedelta64[m]
print(c, c.dtype)  # 1 days timedelta64[D]
a = np.datetime64('2020-03') + np.timedelta64(20, 'D')
b = np.datetime64('2020-06-15 00:00') + np.timedelta64(12, 'h')
print(a, a.dtype)  # 2020-03-21 datetime64[D]
print(b, b.dtype)  # 2020-06-15T12:00 datetime64[m]

【例】生成 timedelta64时，要注意年（’Y’）和月（’M’）这两个单位无法和其它单位进行运算（一年有几天？一个月有几个小时？这些都是不确定的）。

import numpy as np
a = np.timedelta64(1, 'Y')
b = np.timedelta64(a, 'M')
print(a)  # 1 years
print(b)  # 12 months
c = np.timedelta64(1, 'h')
d = np.timedelta64(c, 'm')
print(c)  # 1 hours
print(d)  # 60 minutes
print(np.timedelta64(a, 'D'))
# TypeError: Cannot cast NumPy timedelta64 scalar from metadata [Y] to [D] according to the rule 'same_kind'
print(np.timedelta64(b, 'D'))
# TypeError: Cannot cast NumPy timedelta64 scalar from metadata [M] to [D] according to the rule 'same_kind'

【例】timedelta64 的运算。

import numpy as np
a = np.timedelta64(1, 'Y')
b = np.timedelta64(6, 'M')
c = np.timedelta64(1, 'W')
d = np.timedelta64(1, 'D')
e = np.timedelta64(10, 'D')
print(a)  # 1 years
print(b)  # 6 months
print(a + b)  # 18 months
print(a - b)  # 6 months
print(2 * a)  # 2 years
print(a / b)  # 2.0
print(c / d)  # 7.0
print(c % e)  # 7 days

【例】numpy.datetime64 与 datetime.datetime 相互转换

import numpy as np
import datetime
dt = datetime.datetime(year=2020, month=6, day=1, hour=20, minute=5, second=30)
dt64 = np.datetime64(dt, 's')
print(dt64, dt64.dtype)
# 2020-06-01T20:05:30 datetime64[s]
dt2 = dt64.astype(datetime.datetime)
print(dt2, type(dt2))
# 2020-06-01 20:05:30 <class 'datetime.datetime'>

datetime64 的应用