Day 027 — 图解：时间与日期
本目录包含 Day 027 主题相关的 ASCII 图和 Mermaid 图解。
图一：datetime 模块对象关系图
ASCII 版本
┌─────────────────────────────────────────┐
│ datetime 模块 │
│ (from datetime import ...) │
└─────────────────────────────────────────┘
│
┌───────────────┬───────────┴───────────┬───────────────┐
│ │ │ │
▼ ▼ ▼ ▼
┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────┐ ┌──────────────┐
│ date │ │ time │ │ datetime │ │ timedelta │
│ (日期) │ │ (时间) │ │ (日期+时间)│ │ (时间差) │
│ │ │ │ │ │ │ │
│ year │ │ hour │ │ year │ │ days │
│ month │ │ minute │ 继承 date │ month │ │ seconds │
│ day │ │ second │──────────►│ day │ │ microseconds │
│ │ │ microsec │ │ hour │ │ │
│ today() │ │ tzinfo │ │ minute │ │ total_secs() │
│ weekday()│ │ │ │ second │ │ │
└──────────┘ └──────────┘ │ microsec │ └──────────────┘
│ tzinfo │
│ │
│ now() │
│ strftime │
│ strptime │
│ timestamp│
└──────────┘
Mermaid 版本
classDiagram
class date {
-int year
-int month
-int day
+today() date
+weekday() int
+strftime(fmt) str
}
class time {
-int hour
-int minute
-int second
-int microsecond
-tzinfo tz
}
class datetime {
-int year
-int month
-int day
-int hour
-int minute
-int second
-int microsecond
-tzinfo tz
+now() datetime
+fromtimestamp(ts) datetime
+timestamp() float
+strftime(fmt) str
+strptime(s, fmt) datetime
+astimezone(tz) datetime
}
class timedelta {
-int days
-int seconds
-int microseconds
+total_seconds() float
}
datetime --|> date : 继承
datetime ..> timedelta : 运算产生
datetime ..> time : 包含时间部分
datetime ..> date : 包含日期部分
classDiagram
class date {
-int year
-int month
-int day
+today() date
+weekday() int
+strftime(fmt) str
}
class time {
-int hour
-int minute
-int second
-int microsecond
-tzinfo tz
}
class datetime {
-int year
-int month
-int day
-int hour
-int minute
-int second
-int microsecond
-tzinfo tz
+now() datetime
+fromtimestamp(ts) datetime
+timestamp() float
+strftime(fmt) str
+strptime(s, fmt) datetime
+astimezone(tz) datetime
}
class timedelta {
-int days
-int seconds
-int microseconds
+total_seconds() float
}
datetime --|> date : 继承
datetime ..> timedelta : 运算产生
datetime ..> time : 包含时间部分
datetime ..> date : 包含日期部分
图二：时间转换流程
三种时间形态的相互转换
┌─────────────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 时间的三重形态 │
└─────────────────────────────────────────────────────────────────────┘
┌─────────────────┐
│ 📦 时间戳 │
│ (Unix Epoch秒数) │
│ 1755000000.0 │
└────────┬────────┘
│
┌────────────────┼────────────────┐
│ │ │
▼ ▼ ▼
┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐
│ fromtimestamp() │ │ fromtimestamp() │ │ fromtimestamp()│
│ (datetime模块) │ │ (date模块) │ │ (time模块) │
└────────┬────────┘ └────────┬────────┘ └────────┬────────┘
│ │ │
▼ ▼ │
┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐ │
│ 📋 datetime │ │ 📅 date │ │
│ 2026-06-18 │ │ 2026-06-18 │ │
│ 09:15:30 │ │ │ │
└────────┬────────┘ └──────────────────┘ │
│ │
▼ ▼
┌─────────────────┐ ┌─────────────────┐
│ ✏️ 格式化 │ │ ⏰ time │
│ strftime() │ │ 09:15:30 │
│ "2026-06-18..."│ │ │
└─────────────────┘ └─────────────────┘
strptime() 反向操作:
"2026-06-18 09:15:30" ──► datetime对象
Mermaid 流程图
flowchart TD
subgraph "输入层"
A["⏱️ 时间戳<br/>float / int"]
B["📝 时间字符串<br/>'2026-06-18 09:15:30'"]
C["📐 结构化数据<br/>(year, month, day, ...)"]
end
subgraph "转换层"
D["datetime.fromtimestamp()"]
E["datetime.strptime()"]
F["datetime(year, month, day, ...)"]
G["datetime.now() / datetime.utcnow()"]
end
subgraph "中间表示"
H["📦 datetime 对象<br/>(带或不带时区)"]
end
subgraph "输出层"
I["🔢 timestamp()<br/>→ 时间戳"]
J["📝 strftime()<br/>→ 字符串"]
K["📊 date() / time()<br/>→ 部分提取"]
L["📏 运算 (A-B, A+td)<br/>→ timedelta / datetime"]
end
A --> D --> H
B --> E --> H
C --> F --> H
G --> H
H --> I
H --> J
H --> K
H --> L
flowchart TD
subgraph "输入层"
A["⏱️ 时间戳<br/>float / int"]
B["📝 时间字符串<br/>'2026-06-18 09:15:30'"]
C["📐 结构化数据<br/>(year, month, day, ...)"]
end
subgraph "转换层"
D["datetime.fromtimestamp()"]
E["datetime.strptime()"]
F["datetime(year, month, day, ...)"]
G["datetime.now() / datetime.utcnow()"]
end
subgraph "中间表示"
H["📦 datetime 对象<br/>(带或不带时区)"]
end
subgraph "输出层"
I["🔢 timestamp()<br/>→ 时间戳"]
J["📝 strftime()<br/>→ 字符串"]
K["📊 date() / time()<br/>→ 部分提取"]
L["📏 运算 (A-B, A+td)<br/>→ timedelta / datetime"]
end
A --> D --> H
B --> E --> H
C --> F --> H
G --> H
H --> I
H --> J
H --> K
H --> L
图三：时区转换示意图
Naive ↔ Aware 转换
⚠️ 不允许直接混合运算！ ⚠️
Naive datetime Aware datetime
(tzinfo=None) (tzinfo=ZoneInfo(...))
│ │
│ │
│ ┌─────────────────────┐ │
│ │ 方案 A: 补充时区 │ │
└───►│ replace(tzinfo=utc)│ │
│ │◄─────────┘
│ 方案 B: 去除时区 │
│ replace(tzinfo=None)│
└─────────────────────┘
│
▼
⚡ 统一后的 datetime
(双方类型一致，可以运算)
跨时区时间转换
UTC 时间 (数据库存储)
│
│ astimezone(ZoneInfo('Asia/Shanghai'))
▼
北京时间: 2026-06-18 15:00:00 CST (UTC+8)
│
│ astimezone(ZoneInfo('America/New_York'))
▼
纽约时间: 2026-06-18 03:00:00 EDT (UTC-4) [夏令时]
关键原则:
┌────────────────────────────────────────────┐
│ ✅ 存储: UTC │
│ ✅ 计算: UTC 统一基准 │
│ ✅ 显示: 根据用户时区转换 │
│ ❌ 禁止: naive + aware 混用 │
│ ❌ 禁止: 存储带时区的本地时间 │
└────────────────────────────────────────────┘
Mermaid 时序图
sequenceDiagram
participant User as 用户 (北京)
participant App as 应用系统
participant DB as 数据库 (UTC)
participant NYC as 纽约用户
User->>App: 输入会议时间 15:00 (CST)
App->>App: 转换为 UTC 07:00
App->>DB: 存储 UTC 时间
Note over DB: 2026-06-18 07:00:00 UTC
NYC->>App: 查询会议时间
App->>DB: 读取 UTC 时间
App->>App: 转换为纽约时区
App->>NYC: 显示 03:00 EDT
Note over NYC: 2026-06-18 03:00 EDT
User->>App: 查询会议时间
App->>DB: 读取 UTC 时间
App->>App: 转换为北京时间
App->>User: 显示 15:00 CST
Note over User: 2026-06-18 15:00 CST
sequenceDiagram
participant User as 用户 (北京)
participant App as 应用系统
participant DB as 数据库 (UTC)
participant NYC as 纽约用户
User->>App: 输入会议时间 15:00 (CST)
App->>App: 转换为 UTC 07:00
App->>DB: 存储 UTC 时间
Note over DB: 2026-06-18 07:00:00 UTC
NYC->>App: 查询会议时间
App->>DB: 读取 UTC 时间
App->>App: 转换为纽约时区
App->>NYC: 显示 03:00 EDT
Note over NYC: 2026-06-18 03:00 EDT
User->>App: 查询会议时间
App->>DB: 读取 UTC 时间
App->>App: 转换为北京时间
App->>User: 显示 15:00 CST
Note over User: 2026-06-18 15:00 CST
图四：时间格式解析流程
strptime 的解析过程
输入: "18/Jun/2026:09:15:30 +0800"
格式: "%d/%b/%Y:%H:%M:%S %z"
解析过程 (从左到右):
位置 0: "1" → %d 开始, 读入 "18" → day = 18
位置 2: "/" → 匹配分隔符 "/"
位置 3: "J" → %b 开始, 读入 "Jun" → month = 6
位置 6: "/" → 匹配分隔符 "/"
位置 7: "2" → %Y 开始, 读入 "2026" → year = 2026
位置 11: ":" → 匹配分隔符 ":"
位置 12: "0" → %H 开始, 读入 "09" → hour = 9
位置 14: ":" → 匹配分隔符 ":"
位置 15: "1" → %M 开始, 读入 "15" → minute = 15
位置 17: ":" → 匹配分隔符 ":"
位置 18: "3" → %S 开始, 读入 "30" → second = 30
位置 20: " " → 匹配分隔符 " "
位置 21: "+" → %z 开始, 读入 "+0800" → tz = UTC+08:00
┌────────────────────────────────────────┐
│ 解析结果: │
│ datetime(2026, 6, 18, 9, 15, 30, │
│ tzinfo=timezone(+08:00)) │
└────────────────────────────────────────┘
Mermaid 流程图
flowchart LR
A["字符串<br/>'18/Jun/2026:09:15:30 +0800'"] --> B["strptime"]
B --> C["格式模板<br/>'%d/%b/%Y:%H:%M:%S %z'"]
C --> D{"逐字符匹配"}
D -->|"%d → 18"| E["day=18"]
D -->|"/ → 分隔符"| F{"继续"}
D -->|"%b → Jun"| G["month=6"]
D -->|"/ → 分隔符"| H{"继续"}
D -->|"%Y → 2026"| I["year=2026"]
D -->|": → 分隔符"| J{"继续"}
D -->|"%H → 09"| K["hour=9"]
D -->|": → 分隔符"| L{"继续"}
D -->|"%M → 15"| M["minute=15"]
D -->|": → 分隔符"| N{"继续"}
D -->|"%S → 30"| O["second=30"]
D -->|" → 分隔符"| P{"继续"}
D -->|"%z → +0800"| Q["tz=UTC+8"]
E --> R["✨ datetime 对象<br/>2026-06-18 09:15:30+08:00"]
G --> R
I --> R
K --> R
M --> R
O --> R
Q --> R
flowchart LR
A["字符串<br/>'18/Jun/2026:09:15:30 +0800'"] --> B["strptime"]
B --> C["格式模板<br/>'%d/%b/%Y:%H:%M:%S %z'"]
C --> D{"逐字符匹配"}
D -->|"%d → 18"| E["day=18"]
D -->|"/ → 分隔符"| F{"继续"}
D -->|"%b → Jun"| G["month=6"]
D -->|"/ → 分隔符"| H{"继续"}
D -->|"%Y → 2026"| I["year=2026"]
D -->|": → 分隔符"| J{"继续"}
D -->|"%H → 09"| K["hour=9"]
D -->|": → 分隔符"| L{"继续"}
D -->|"%M → 15"| M["minute=15"]
D -->|": → 分隔符"| N{"继续"}
D -->|"%S → 30"| O["second=30"]
D -->|" → 分隔符"| P{"继续"}
D -->|"%z → +0800"| Q["tz=UTC+8"]
E --> R["✨ datetime 对象<br/>2026-06-18 09:15:30+08:00"]
G --> R
I --> R
K --> R
M --> R
O --> R
Q --> R