Как работать с датами и временем в Python, если ваши данные содержат миллисекунды и наносекунды?

Для работы с датами и временем в Python, особенно когда требуется точность до миллисекунд и наносекунд, обычно используют модуль datetime, а также, при необходимости, сторонние библиотеки, такие как arrow или pendulum, которые предоставляют более удобный API.

Использование модуля datetime:

• Основной класс: datetime.datetime - представляет собой комбинацию даты и времени.

• Создание объекта datetime:

  import datetime
  
  # Получение текущей даты и времени с микросекундами
  now = datetime.datetime.now()
  print(now)
  
  # Создание объекта datetime с указанием миллисекунд (они становятся микросекундами)
  dt = datetime.datetime(2024, 10, 27, 12, 30, 45, 500000) # 500000 микросекунд = 500 миллисекунд
  print(dt)
  

• Работа с микросекундами:

  # Доступ к микросекундам
  microseconds = now.microsecond
  print(microseconds)
  

• Форматирование: Используйте strftime для форматирования объекта datetime в строку.

  formatted_date = now.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S.%f") # %f - микросекунды
  print(formatted_date)
  

• Парсинг: Используйте strptime для преобразования строки в объект datetime.

  date_string = "2024-10-27 15:45:30.123456"
  parsed_date = datetime.datetime.strptime(date_string, "%Y-%m-%d %H:%M:%S.%f")
  print(parsed_date)
  

• Представление timestamp:

  timestamp_seconds = now.timestamp() # Возвращает float timestamp в секундах
  print(timestamp_seconds)
  
  from datetime import datetime
  
  # создать datetime объект из timestamp (секунды)
  dt_object = datetime.fromtimestamp(timestamp_seconds)
  print("datetime from timestamp:", dt_object)
        

Работа с наносекундами:

К сожалению, встроенный модуль datetime в Python не поддерживает наносекунды напрямую. Значение микросекунд является максимальной точностью, которую он может предоставить. Для работы с наносекундами необходимо использовать другие подходы:

• Использовать целочисленное представление: Храните дату и время как целое число, представляющее наносекунды, прошедшие с определенной эпохи (например, Unix Epoch). При необходимости можно конвертировать это значение в более удобочитаемые форматы.

  import time
  
  # Получение времени в наносекундах (не гарантируется абсолютная точность)
  nanoseconds = time.time_ns()
  print(nanoseconds)
  

• Использование внешних библиотек (только для конвертации, не для хранения): Некоторые библиотеки могут предоставлять способы преобразования времени в строковое представление с наносекундами, хотя и не хранят само значение наносекунд.

• Обработка в базе данных: Если данные хранятся в базе данных, рассмотрите возможность использования типов данных, поддерживающих наносекундную точность (например, TIMESTAMP WITH NANOSECONDS в PostgreSQL). Обработку данных в этом случае нужно будет выполнять непосредственно в базе данных.

• NumPy: Библиотека NumPy позволяет работать с массивами данных, включая массивы datetime64, которые могут обеспечить более высокую точность (хотя и не всегда наносекунды буквально):

  import numpy as np
  
  # Создание массива datetime64 с наносекундной точностью
  date_time_arr = np.array(['2024-10-27T12:00:00.000000000'], dtype='datetime64[ns]')
  print(date_time_arr)
  
  # Доступ к значению
  print(date_time_arr[0])
  

Пример использования NumPy datetime64:

import datetime
import numpy as np

# Получение текущего времени в виде datetime64[ns]
now_ns = np.datetime64(datetime.datetime.now())

# Вывод
print(now_ns)

# Преобразование обратно в datetime (теряет точность до наносекунд)
now_dt = now_ns.astype('datetime64[us]').astype('datetime.datetime')
print(now_dt)

Важно: Следует понимать, что точность системных часов часто ограничена, и получение реальных наносекундных значений может быть затруднено. Метод time.time_ns() предоставляет значение времени в наносекундах, но его точность зависит от операционной системы и аппаратного обеспечения.