DataWhale_python训练营task8

一、任务大纲

Task11：模块与datetime模块(2天)
理论部分

• 了解python的模块定义，理解python的命名空间。
• 熟悉python模块的引用方法与搜索路径。
• 了解并应用datetime模块。

练习部分

• 课后思考题
• 编程实践

二、模块

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（import），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。

2.1 什么是模块

1. 容器 -> 数据的封装
2. 函数 -> 语句的封装
3. 类 -> 方法和属性的封装
4. 模块 -> 程序文件
   创建一个hello.py文件。

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

2.2 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。
  

2.3导入模块

导入模块有三种方法，通过下面例子介绍。

• import 模块名
• from 模块名 import 函数名
• import 模块名 as 新名字
  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

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))

# 32摄氏度 = 89.60华氏度
# 99华氏度 = 37.22摄氏度

第二种：from 模块名 import 函数名（函数名使用*可导入所有函数）

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

# 32摄氏度 = 89.60华氏度
# 99华氏度 = 37.22摄氏度

第三种：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))

# 32摄氏度 = 89.60华氏度
# 99华氏度 = 37.22摄氏度

2.4 if name == ‘main’

对于很多编程语言来说，程序都必须要有一个入口，而 Python 则不同，它属于脚本语言，不像编译型语言那样先将程序编译成二进制再运行，而是动态的逐行解释运行。也就是从脚本第一行开始运行，没有统一的入口。

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。

2.5 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。

import sys

print(sys.path)

# ['C:\\ProgramData\\Anaconda3\\DLLs', 'C:\\ProgramData\\Anaconda3\\lib', 'C:\\ProgramData\\Anaconda3', 'C:\\ProgramData\\Anaconda3\\lib\\site-packages',...]

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。

2.6 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。

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。
假设要导入effects下echo模块的echofilter函数

import sound.effects.echo
sound.effects.echo.echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4)
# --------------------------
from sound.effects import echo
echo.echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4)
# --------------------------
from sound.effects.echo import echofilter
echofilter(input, output, delay=0.7, atten=4)

注意当使用 from package import item 这种形式的时候，对应的 item 既可以是包里面的子模块（子包），或者包里面定义的其他名称，比如函数，类或者变量。
设想一下，如果我们使用 from sound.effects import * 会发生什么？

Python 会进入文件系统，找到这个包里面所有的子模块，一个一个的把它们都导入进来。

导入语句遵循如下规则：
如果包定义文件 __init__.py 存在一个叫做 __all__ 的列表变量，那么在使用 from package import * 的时候就把这个列表中的所有名字作为包内容导入。
如果 __all__ 真的没有定义，那么使用from sound.effects import *这种语法的时候，就不会导入包 sound.effects 里的任何子模块。他只是把包 sound.effects 和它里面定义的所有内容导入进来（可能运行__init__.py里定义的初始化代码）。

2.7 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？
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
1.
当包内的__init__.py模块下有__all__列表时，则为__all__列表内定义的所有子模块。没有__all__列表时，需要看__init__.py内的代码做具体判断。
2.

"""
Input file
language = ['PHP', 'PHP', 'Python', 'PHP', 'Python', 'JS', 'Python', 'Python','PHP', 'Python']
   
Output file
Python
"""
def most_element(language):
    """ Return a list of lines after inserting a word in a specific line. """
    obj = Counter(language)
    ret = obj.most_common(1)
    return(ret[0][0])
    # your code here
me = most_element(language)
print(me)   

三、datatime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。

3.1 datetime类

代码中pass表示忽略类的方法的具体实现，关注方法怎么用本身。

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时间戳创建一个 datetime。

创建一个datatime对象。

import datetime

dt = datetime.datetime(year=2020, month=6, day=25, hour=11, minute=23, second=59)
print(dt)  # 2020-06-25 11:23:59
print(dt.timestamp())  # 1593055439.0

dt = datetime.datetime.fromtimestamp(1593055439.0)
print(dt)  # 2020-06-25 11:23:59
print(type(dt)) # 

dt = datetime.datetime.now()
print(dt)  # 2020-06-25 11:11:03.877853
print(type(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）
%H	24小时制小时数（0-23）
%I	12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

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

将给定日期转换为 “mmm-dd, YYYY” 的格式

import datetime

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

• datetime.date() 返回日期部分
• datetime.time() 返回时间部分, 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

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()))  # 
print(dt.time())  # 11:51:49
print(type(dt.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)
  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))  # 

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

计算以下列表中连续的天数。

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]

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。

import datetime

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

d = datetime.date.today()
print(d)  # 2020-06-25
print(type(d))  # 

统计两个日期之间有多少个星期六

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

3.3 time类

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

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

import datetime

t = datetime.time(12, 9, 23, 12980)
print(t)  # 12:09:23.012980
print(type(t))  # 

将给定日期转换为当天开始的时间

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

3.4 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

如何使用timedelta

import datetime

td = datetime.timedelta(days=30)
print(td)  # 30 days, 0:00:00
print(type(td))  # 
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))  # 

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))  # 

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。

from dateutil import parser
import datetime
bDay = 'Oct 2, 1969'
d1 = parser.parse(bDay).date()
d2 = datetime.date.today()
d3 = datetime.date(d2.year,d1.month,d1.day)
print(d1,d2,d3,sep='\n')
td1 = d2 - d1
td2 = d3 - d2
print(td1.days)
print(td2.days)
print(td2.days * 24 * 60 *60)
# 1969-10-02
# 2020-07-30
# 2020-10-02
# 18564
# 64
# 5529600

3.5 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：

"""
   
Input file
example1: dt_str='2020-6-1 08:10:30', tz_str='UTC+7:00'
example2: dt_str='2020-5-31 16:10:30', tz_str='UTC-09:00'
   
Output file
result1: 1590973830.0
result2: 1590973830.0
"""
import re
from datetime import datetime, timedelta, timezone
from dateutil import parser,tz

def to_timestamp(dt_str, tz_str):
    # your code here
    dt1 = parser.parse(dt_str)
    utc_group = re.match(r'([UTC]+)([+-])(\d+):(\d)',tz_str)#字符串匹配，分组
    i = int(utc_group.group(3))#时区数字
    if utc_group.group(2) == '+':#时区正负号
        tz_utc = timezone(timedelta(hours=i))
    elif utc_group.group(2) == '-':
        tz_utc = timezone(timedelta(hours=-i))
    dt = dt1.replace(tzinfo=tz_utc)#给tzinfo属性赋值
    return dt.timestamp()
dt_str='2020-6-1 08:10:30'
tz_str='UTC+7:00'
print(to_timestamp(dt_str, tz_str))
dt_str='2020-5-31 16:10:30'
tz_str='UTC-09:00'
print(to_timestamp(dt_str, tz_str))
# 1590973830.0
# 1590973830.0

2、编写Python程序以选择指定年份的所有星期日。

"""
   
Input file
   2020
   
Output file
   2020-01-05                         
   2020-01-12              
   2020-01-19                
   2020-01-26               
   2020-02-02     
   -----
   2020-12-06               
   2020-12-13                
   2020-12-20                
   2020-12-27 
"""
from datetime import datetime, date   
def all_sundays(year):
    ret = []
    # your code here
    startday = date(year,1,1)
    endday = date(year,12,31)
    d = startday
    while(d != endday ):
        if d.isoweekday() == 7:
            sd = datetime(year,d.month,d.day,hour=0,minute=0, second=0)
            sd = sd.strftime("%Y-%m-%d")
            ret.append(sd)
        d = d + timedelta(days=1)
        
    return ret
print(all_sundays(2020))
'''
['2020-01-05', '2020-01-12', '2020-01-19', '2020-01-26', '2020-02-02', '2020-02-09', '2020-02-16', '2020-02-23', 
 '2020-03-01', '2020-03-08', '2020-03-15', '2020-03-22', '2020-03-29', '2020-04-05', '2020-04-12', '2020-04-19',
 '2020-04-26', '2020-05-03', '2020-05-10', '2020-05-17', '2020-05-24', '2020-05-31', '2020-06-07', '2020-06-14', 
 '2020-06-21', '2020-06-28', '2020-07-05', '2020-07-12', '2020-07-19', '2020-07-26', '2020-08-02', '2020-08-09', 
 '2020-08-16', '2020-08-23', '2020-08-30', '2020-09-06', '2020-09-13', '2020-09-20', '2020-09-27', '2020-10-04', 
 '2020-10-11', '2020-10-18', '2020-10-25', '2020-11-01', '2020-11-08', '2020-11-15', '2020-11-22', '2020-11-29', 
 '2020-12-06', '2020-12-13', '2020-12-20', '2020-12-27']
 '''