python时间日期函数与利用pandas进行时间序列处理详解
python标准库包含于日期（date）和时间（time）数据的数据类型，datetime、time以及calendar模块会被经常用到。
datetime以毫秒形式存储日期和时间，datetime.timedelta表示两个datetime对象之间的时间差。
下面我们先简单的了解下python日期和时间数据类型及工具
给datetime对象加上或减去一个或多个timedelta，会产生一个新的对象
from datetime import datetime from datetime import timedelta now = datetime.now() now datetime.datetime(2017, 6, 27, 15, 56, 56, 167000) datetime参数：datetime(year, month, day[, hour[, minute[, second[, microsecond[,tzinfo]]]]]) delta = now - datetime(2017,6,27,10,10,10,10) delta datetime.timedelta(0, 20806, 166990) delta.days 0 delta.seconds 20806 delta.microseconds 166990
datetime模块中的数据类型
| 类型 | 说明 |
|---|---|
| date | 以公历形式存储日历日期（年、月、日） |
| time | 将时间存储为时、分、秒、毫秒 |
| datetime | 存储日期和时间 |
| timedelta | 表示两个datetime值之间的差（日、秒、毫秒） |
字符串和datetime的相互转换
1）python标准库函数
日期转换成字符串：利用str 或strftime
字符串转换成日期：datetime.strptime
stamp = datetime(2017,6,27)
str(stamp)
'2017-06-27 00:00:00'
stamp.strftime('%y-%m-%d')#%Y是4位年，%y是2位年
'17-06-27'
#对多个时间进行解析成字符串
date = ['2017-6-26','2017-6-27']
datetime2 = [datetime.strptime(x,'%Y-%m-%d') for x in date]
datetime2
[datetime.datetime(2017, 6, 26, 0, 0), datetime.datetime(2017, 6, 27, 0, 0)]
2）第三方库dateutil.parser的时间解析函数
from dateutil.parser import parse
parse('2017-6-27')
datetime.datetime(2017, 6, 27, 0, 0)
parse('27/6/2017',dayfirst =True)
datetime.datetime(2017, 6, 27, 0, 0)
3）pandas处理成组日期
pandas通常用于处理成组日期，不管这些日期是DataFrame的轴索引还是列，to_datetime方法可以解析多种不同的日期表示形式。
date ['2017-6-26', '2017-6-27'] import pandas as pd pd.to_datetime(date) DatetimeIndex(['2017-06-26', '2017-06-27'], dtype='datetime64[ns]', freq=None)
datetime 格式定义
| 代码 | 说明 |
|---|---|
| %Y | 4位数的年 |
| %y | 2位数的年 |
| %m | 2位数的月[01,12] |
| %d | 2位数的日[01，31] |
| %H | 时（24小时制）[00,23] |
| %l | 时（12小时制）[01,12] |
| %M | 2位数的分[00,59] |
| %S | 秒[00,61]有闰秒的存在 |
| %w | 用整数表示的星期几[0（星期天），6] |
| %F | %Y-%m-%d简写形式例如，2017-06-27 |
| %D | %m/%d/%y简写形式 |
pandas时间序列基础以及时间、日期处理
pandas最基本的时间序列类型就是以时间戳（时间点）（通常以python字符串或datetime对象表示）为索引的Series：
dates = ['2017-06-20','2017-06-21',\
'2017-06-22','2017-06-23','2017-06-24','2017-06-25','2017-06-26','2017-06-27']
import numpy as np
ts = pd.Series(np.random.randn(8),index = pd.to_datetime(dates))
ts
2017-06-20 0.788811
2017-06-21 0.372555
2017-06-22 0.009967
2017-06-23 -1.024626
2017-06-24 0.981214
2017-06-25 0.314127
2017-06-26 -0.127258
2017-06-27 1.919773
dtype: float64
ts.index
DatetimeIndex(['2017-06-20', '2017-06-21', '2017-06-22', '2017-06-23',
'2017-06-24', '2017-06-25', '2017-06-26', '2017-06-27'],
dtype='datetime64[ns]', freq=None)
pandas不同索引的时间序列之间的算术运算会自动按日期对齐
ts[::2]#从前往后每隔两个取数据 2017-06-20 0.788811 2017-06-22 0.009967 2017-06-24 0.981214 2017-06-26 -0.127258 dtype: float64 ts[::-2]#从后往前逆序每隔两个取数据 2017-06-27 1.919773 2017-06-25 0.314127 2017-06-23 -1.024626 2017-06-21 0.372555 dtype: float64 ts + ts[::2]#自动数据对齐 2017-06-20 1.577621 2017-06-21 NaN 2017-06-22 0.019935 2017-06-23 NaN 2017-06-24 1.962429 2017-06-25 NaN 2017-06-26 -0.254516 2017-06-27 NaN dtype: float64
索引为日期的Series和DataFrame数据的索引、选取以及子集构造
方法：
1）.index[number_int]
2)[一个可以被解析为日期的字符串]
3）对于，较长的时间序列，只需传入‘年'或‘年月'可返回对应的数据切片
4）通过时间范围进行切片索引
ts 2017-06-20 0.788811 2017-06-21 0.372555 2017-06-22 0.009967 2017-06-23 -1.024626 2017-06-24 0.981214 2017-06-25 0.314127 2017-06-26 -0.127258 2017-06-27 1.919773 dtype: float64 ts[ts.index[2]] 0.0099673896063391908 ts['2017-06-21']#传入可以被解析成日期的字符串 0.37255538918121028 ts['21/06/2017'] 0.37255538918121028 ts['20170621'] 0.37255538918121028 ts['2017-06']#传入年或年月 2017-06-20 0.788811 2017-06-21 0.372555 2017-06-22 0.009967 2017-06-23 -1.024626 2017-06-24 0.981214 2017-06-25 0.314127 2017-06-26 -0.127258 2017-06-27 1.919773 dtype: float64 ts['2017-06-20':'2017-06-23']#时间范围进行切片 2017-06-20 0.788811 2017-06-21 0.372555 2017-06-22 0.009967 2017-06-23 -1.024626 dtype: float64
带有重复索引的时间序列
1）.index.is_unique检查索引日期是否是唯一的
2）对非唯一时间戳的数据进行聚合，通过groupby，并传入level = 0（索引的唯一一层）
dates = pd.DatetimeIndex(['2017/06/01','2017/06/02','2017/06/02','2017/06/02','2017/06/03'])
dates
DatetimeIndex(['2017-06-01', '2017-06-02', '2017-06-02', '2017-06-02',
'2017-06-03'],
dtype='datetime64[ns]', freq=None)
dup_ts = pd.Series(np.arange(5),index = dates)
dup_ts
2017-06-01 0
2017-06-02 1
2017-06-02 2
2017-06-02 3
2017-06-03 4
dtype: int32
dup_ts.index.is_unique
False
dup_ts['2017-06-02']
2017-06-02 1
2017-06-02 2
2017-06-02 3
dtype: int32
grouped = dup_ts.groupby(level=0).mean()
grouped
2017-06-01 0
2017-06-02 2
2017-06-03 4
dtype: int32
dup_df = pd.DataFrame(np.arange(10).reshape((5,2)),index = dates )
dup_df
| 0 | 1 | |
|---|---|---|
| 2017-06-01 | 0 | 1 |
| 2017-06-02 | 2 | 3 |
| 2017-06-02 | 4 | 5 |
| 2017-06-02 | 6 | 7 |
| 2017-06-03 | 8 | 9 |
grouped_df = dup_df.groupby(level=0).mean()##针对DataFrame grouped_df
| 0 | 1 | |
|---|---|---|
| 2017-06-01 | 0 | 1 |
| 2017-06-02 | 4 | 5 |
| 2017-06-03 | 8 | 9 |
本文总结了以下4个知识点
1）字符串、日期的转换方法
2）日期和时间的主要python，datetime、timedelta、pandas.to_datetime等
3）以时间为索引的Series和DataFrame的索引、切片
4）带有重复时间索引时的索引，.groupby(level=0)应用
