时间序列 / 日期功能#
pandas 包含了处理各种领域时间序列数据的广泛功能和特性。通过使用 NumPy 的 datetime64 和 timedelta64 数据类型，pandas 整合了 scikits.timeseries 等其他 Python 库的许多功能，并为操作时间序列数据创建了大量新功能。
例如，pandas 支持
从各种来源和格式解析时间序列信息
In [1]: import datetime
In [2]: dti = pd.to_datetime(
...: ["1/1/2018", np.datetime64("2018-01-01"), datetime.datetime(2018, 1, 1)]
...: )
...:
In [3]: dti
Out[3]: DatetimeIndex(['2018-01-01', '2018-01-01', '2018-01-01'], dtype='datetime64[ns]', freq=None)
生成固定频率的日期和时间跨度序列
In [4]: dti = pd.date_range("2018-01-01", periods=3, freq="h")
In [5]: dti
Out[5]:
DatetimeIndex(['2018-01-01 00:00:00', '2018-01-01 01:00:00',
'2018-01-01 02:00:00'],
dtype='datetime64[ns]', freq='h')
处理和转换带时区信息的日期时间
In [6]: dti = dti.tz_localize("UTC")
In [7]: dti
Out[7]:
DatetimeIndex(['2018-01-01 00:00:00+00:00', '2018-01-01 01:00:00+00:00',
'2018-01-01 02:00:00+00:00'],
dtype='datetime64[ns, UTC]', freq='h')
In [8]: dti.tz_convert("US/Pacific")
Out[8]:
DatetimeIndex(['2017-12-31 16:00:00-08:00', '2017-12-31 17:00:00-08:00',
'2017-12-31 18:00:00-08:00'],
dtype='datetime64[ns, US/Pacific]', freq='h')
将时间序列重新采样或转换为特定频率
In [9]: idx = pd.date_range("2018-01-01", periods=5, freq="h")
In [10]: ts = pd.Series(range(len(idx)), index=idx)
In [11]: ts
Out[11]:
2018-01-01 00:00:00 0
2018-01-01 01:00:00 1
2018-01-01 02:00:00 2
2018-01-01 03:00:00 3
2018-01-01 04:00:00 4
Freq: h, dtype: int64
In [12]: ts.resample("2h").mean()
Out[12]:
2018-01-01 00:00:00 0.5
2018-01-01 02:00:00 2.5
2018-01-01 04:00:00 4.0
Freq: 2h, dtype: float64
使用绝对或相对时间增量执行日期和时间算术运算
In [13]: friday = pd.Timestamp("2018-01-05")
In [14]: friday.day_name()
Out[14]: 'Friday'
# Add 1 day
In [15]: saturday = friday + pd.Timedelta("1 day")
In [16]: saturday.day_name()
Out[16]: 'Saturday'
# Add 1 business day (Friday --> Monday)
In [17]: monday = friday + pd.offsets.BDay()
In [18]: monday.day_name()
Out[18]: 'Monday'
pandas 提供了一套相对紧凑且自包含的工具，用于执行上述任务以及更多功能。
概述#
pandas 包含 4 个与时间相关的通用概念
日期时间 (Date times): 一个带时区支持的特定日期和时间。类似于标准库中的
datetime.datetime。时间差 (Time deltas): 一个绝对的时间持续时间。类似于标准库中的
datetime.timedelta。时间跨度 (Time spans): 由时间点及其相关频率定义的时间范围。
日期偏移 (Date offsets): 一种遵循日历算术的相对时间持续时间。类似于
dateutil包中的dateutil.relativedelta.relativedelta。
概念 |
标量类 |
数组类 |
pandas 数据类型 |
主要创建方法 |
|---|---|---|---|---|
日期时间 |
|
|
|
|
时间差 |
|
|
|
|
时间跨度 |
|
|
|
|
日期偏移 |
|
|
|
|
对于时间序列数据，通常将时间分量表示在 Series 或 DataFrame 的索引中，以便可以相对于时间元素执行操作。
In [19]: pd.Series(range(3), index=pd.date_range("2000", freq="D", periods=3))
Out[19]:
2000-01-01 0
2000-01-02 1
2000-01-03 2
Freq: D, dtype: int64
然而，Series 和 DataFrame 也可以直接支持将时间分量作为数据本身。
In [20]: pd.Series(pd.date_range("2000", freq="D", periods=3))
Out[20]:
0 2000-01-01
1 2000-01-02
2 2000-01-03
dtype: datetime64[ns]
Series 和 DataFrame 在传递给其构造函数时，对 datetime、timedelta 和 Period 数据具有扩展的数据类型支持和功能。然而，DateOffset 数据将被存储为 object 数据。
In [21]: pd.Series(pd.period_range("1/1/2011", freq="M", periods=3))
Out[21]:
0 2011-01
1 2011-02
2 2011-03
dtype: period[M]
In [22]: pd.Series([pd.DateOffset(1), pd.DateOffset(2)])
Out[22]:
0 <DateOffset>
1 <2 * DateOffsets>
dtype: object
In [23]: pd.Series(pd.date_range("1/1/2011", freq="ME", periods=3))
Out[23]:
0 2011-01-31
1 2011-02-28
2 2011-03-31
dtype: datetime64[ns]
最后，pandas 将空日期时间、时间差和时间跨度表示为 NaT，这对于表示缺失或空的日期类值非常有用，其行为类似于 np.nan 对于浮点数据的行为。
In [24]: pd.Timestamp(pd.NaT)
Out[24]: NaT
In [25]: pd.Timedelta(pd.NaT)
Out[25]: NaT
In [26]: pd.Period(pd.NaT)
Out[26]: NaT
# Equality acts as np.nan would
In [27]: pd.NaT == pd.NaT
Out[27]: False
时间戳与时间跨度#
时间戳数据是时间序列数据最基本的类型，它将值与时间点相关联。对于 pandas 对象，这意味着使用时间点。
In [28]: import datetime
In [29]: pd.Timestamp(datetime.datetime(2012, 5, 1))
Out[29]: Timestamp('2012-05-01 00:00:00')
In [30]: pd.Timestamp("2012-05-01")
Out[30]: Timestamp('2012-05-01 00:00:00')
In [31]: pd.Timestamp(2012, 5, 1)
Out[31]: Timestamp('2012-05-01 00:00:00')
然而，在许多情况下，将变化变量等事物与时间跨度相关联更为自然。Period 表示的时间跨度可以显式指定，或从日期时间字符串格式中推断出来。
例如
In [32]: pd.Period("2011-01")
Out[32]: Period('2011-01', 'M')
In [33]: pd.Period("2012-05", freq="D")
Out[33]: Period('2012-05-01', 'D')
Timestamp 和 Period 可以作为索引。由 Timestamp 和 Period 组成的列表会自动强制转换为 DatetimeIndex 和 PeriodIndex。
In [34]: dates = [
....: pd.Timestamp("2012-05-01"),
....: pd.Timestamp("2012-05-02"),
....: pd.Timestamp("2012-05-03"),
....: ]
....:
In [35]: ts = pd.Series(np.random.randn(3), dates)
In [36]: type(ts.index)
Out[36]: pandas.core.indexes.datetimes.DatetimeIndex
In [37]: ts.index
Out[37]: DatetimeIndex(['2012-05-01', '2012-05-02', '2012-05-03'], dtype='datetime64[ns]', freq=None)
In [38]: ts
Out[38]:
2012-05-01 0.469112
2012-05-02 -0.282863
2012-05-03 -1.509059
dtype: float64
In [39]: periods = [pd.Period("2012-01"), pd.Period("2012-02"), pd.Period("2012-03")]
In [40]: ts = pd.Series(np.random.randn(3), periods)
In [41]: type(ts.index)
Out[41]: pandas.core.indexes.period.PeriodIndex
In [42]: ts.index
Out[42]: PeriodIndex(['2012-01', '2012-02', '2012-03'], dtype='period[M]')
In [43]: ts
Out[43]:
2012-01 -1.135632
2012-02 1.212112
2012-03 -0.173215
Freq: M, dtype: float64
pandas 允许您捕获这两种表示形式并在它们之间进行转换。在底层，pandas 使用 Timestamp 的实例表示时间戳，使用 DatetimeIndex 的实例表示时间戳序列。对于规则时间跨度，pandas 使用 Period 对象表示标量值，使用 PeriodIndex 表示跨度序列。未来版本将提供更好的支持，用于处理具有任意起点和终点的不规则间隔。
转换为时间戳#
要将 Series 或类列表对象（例如字符串、纪元或它们的混合）转换为日期类对象，可以使用 to_datetime 函数。当传递一个 Series 时，它返回一个 Series（具有相同的索引），而类列表对象则转换为 DatetimeIndex
In [44]: pd.to_datetime(pd.Series(["Jul 31, 2009", "Jan 10, 2010", None]))
Out[44]:
0 2009-07-31
1 2010-01-10
2 NaT
dtype: datetime64[ns]
In [45]: pd.to_datetime(["2005/11/23", "2010/12/31"])
Out[45]: DatetimeIndex(['2005-11-23', '2010-12-31'], dtype='datetime64[ns]', freq=None)
如果您使用的日期格式是日优先（即欧洲风格），可以传递 dayfirst 标志
In [46]: pd.to_datetime(["04-01-2012 10:00"], dayfirst=True)
Out[46]: DatetimeIndex(['2012-01-04 10:00:00'], dtype='datetime64[ns]', freq=None)
In [47]: pd.to_datetime(["04-14-2012 10:00"], dayfirst=True)
Out[47]: DatetimeIndex(['2012-04-14 10:00:00'], dtype='datetime64[ns]', freq=None)
警告
您在上面的例子中看到 dayfirst 并不严格。如果一个日期无法按照日优先解析，它将像 dayfirst 为 False 那样进行解析，并且会发出警告。
如果您将单个字符串传递给 to_datetime，它将返回一个 Timestamp。 Timestamp 也可以接受字符串输入，但它不接受 dayfirst 或 format 等字符串解析选项，因此如果需要这些选项，请使用 to_datetime。
In [48]: pd.to_datetime("2010/11/12")
Out[48]: Timestamp('2010-11-12 00:00:00')
In [49]: pd.Timestamp("2010/11/12")
Out[49]: Timestamp('2010-11-12 00:00:00')
您也可以直接使用 DatetimeIndex 构造函数
In [50]: pd.DatetimeIndex(["2018-01-01", "2018-01-03", "2018-01-05"])
Out[50]: DatetimeIndex(['2018-01-01', '2018-01-03', '2018-01-05'], dtype='datetime64[ns]', freq=None)
可以传入字符串 ‘infer’，以便在创建时将索引的频率设置为推断出的频率
In [51]: pd.DatetimeIndex(["2018-01-01", "2018-01-03", "2018-01-05"], freq="infer")
Out[51]: DatetimeIndex(['2018-01-01', '2018-01-03', '2018-01-05'], dtype='datetime64[ns]', freq='2D')
提供 format 参数#
除了必需的日期时间字符串外，还可以传递 format 参数以确保特定的解析。这还可能显著加快转换速度。
In [52]: pd.to_datetime("2010/11/12", format="%Y/%m/%d")
Out[52]: Timestamp('2010-11-12 00:00:00')
In [53]: pd.to_datetime("12-11-2010 00:00", format="%d-%m-%Y %H:%M")
Out[53]: Timestamp('2010-11-12 00:00:00')
有关指定 format 选项时可用的更多信息，请参见 Python 日期时间文档。
从多个 DataFrame 列组装日期时间#
您还可以传递一个由整数或字符串列组成的 DataFrame，将其组装成一个由 Timestamps 组成的 Series。
In [54]: df = pd.DataFrame(
....: {"year": [2015, 2016], "month": [2, 3], "day": [4, 5], "hour": [2, 3]}
....: )
....:
In [55]: pd.to_datetime(df)
Out[55]:
0 2015-02-04 02:00:00
1 2016-03-05 03:00:00
dtype: datetime64[ns]
您可以仅传递需要组装的列。
In [56]: pd.to_datetime(df[["year", "month", "day"]])
Out[56]:
0 2015-02-04
1 2016-03-05
dtype: datetime64[ns]
pd.to_datetime 在列名中查找日期时间分量的标准名称，包括
必需:
year,month,day可选:
hour,minute,second,millisecond,microsecond,nanosecond
无效数据#
默认行为 errors='raise' 是在无法解析时引发错误
In [57]: pd.to_datetime(['2009/07/31', 'asd'], errors='raise')
---------------------------------------------------------------------------
ValueError Traceback (most recent call last)
Cell In[57], line 1
----> 1 pd.to_datetime(['2009/07/31', 'asd'], errors='raise')
File ~/work/pandas/pandas/pandas/core/tools/datetimes.py:1099, in to_datetime(arg, errors, dayfirst, yearfirst, utc, format, exact, unit, infer_datetime_format, origin, cache)
1097 result = _convert_and_box_cache(argc, cache_array)
1098 else:
-> 1099 result = convert_listlike(argc, format)
1100 else:
1101 result = convert_listlike(np.array([arg]), format)[0]
File ~/work/pandas/pandas/pandas/core/tools/datetimes.py:433, in _convert_listlike_datetimes(arg, format, name, utc, unit, errors, dayfirst, yearfirst, exact)
431 # `format` could be inferred, or user didn't ask for mixed-format parsing.
432 if format is not None and format != "mixed":
--> 433 return _array_strptime_with_fallback(arg, name, utc, format, exact, errors)
435 result, tz_parsed = objects_to_datetime64(
436 arg,
437 dayfirst=dayfirst,
(...)
441 allow_object=True,
442 )
444 if tz_parsed is not None:
445 # We can take a shortcut since the datetime64 numpy array
446 # is in UTC
File ~/work/pandas/pandas/pandas/core/tools/datetimes.py:467, in _array_strptime_with_fallback(arg, name, utc, fmt, exact, errors)
456 def _array_strptime_with_fallback(
457 arg,
458 name,
(...)
462 errors: str,
463 ) -> Index:
464 """
465 Call array_strptime, with fallback behavior depending on 'errors'.
466 """
--> 467 result, tz_out = array_strptime(arg, fmt, exact=exact, errors=errors, utc=utc)
468 if tz_out is not None:
469 unit = np.datetime_data(result.dtype)[0]
File strptime.pyx:501, in pandas._libs.tslibs.strptime.array_strptime()
File strptime.pyx:451, in pandas._libs.tslibs.strptime.array_strptime()
File strptime.pyx:583, in pandas._libs.tslibs.strptime._parse_with_format()
ValueError: time data "asd" doesn't match format "%Y/%m/%d", at position 1. You might want to try:
- passing `format` if your strings have a consistent format;
- passing `format='ISO8601'` if your strings are all ISO8601 but not necessarily in exactly the same format;
- passing `format='mixed'`, and the format will be inferred for each element individually. You might want to use `dayfirst` alongside this.
传递 errors='coerce' 将无法解析的数据转换为 NaT (不是时间)
In [58]: pd.to_datetime(["2009/07/31", "asd"], errors="coerce")
Out[58]: DatetimeIndex(['2009-07-31', 'NaT'], dtype='datetime64[ns]', freq=None)
纪元时间戳#
pandas 支持将整数或浮点纪元时间转换为 Timestamp 和 DatetimeIndex。默认单位是纳秒，因为 Timestamp 对象在内部就是这样存储的。然而，纪元通常存储在另一个可以指定的 unit 中。这些是根据 origin 参数指定的起点计算的。
In [59]: pd.to_datetime(
....: [1349720105, 1349806505, 1349892905, 1349979305, 1350065705], unit="s"
....: )
....:
Out[59]:
DatetimeIndex(['2012-10-08 18:15:05', '2012-10-09 18:15:05',
'2012-10-10 18:15:05', '2012-10-11 18:15:05',
'2012-10-12 18:15:05'],
dtype='datetime64[ns]', freq=None)
In [60]: pd.to_datetime(
....: [1349720105100, 1349720105200, 1349720105300, 1349720105400, 1349720105500],
....: unit="ms",
....: )
....:
Out[60]:
DatetimeIndex(['2012-10-08 18:15:05.100000', '2012-10-08 18:15:05.200000',
'2012-10-08 18:15:05.300000', '2012-10-08 18:15:05.400000',
'2012-10-08 18:15:05.500000'],
dtype='datetime64[ns]', freq=None)
注意
unit 参数使用的字符串与 上面 讨论的 format 参数使用的字符串不同）。可用的单位列在 pandas.to_datetime() 的文档中。
使用指定了 tz 参数的纪元时间戳构造 Timestamp 或 DatetimeIndex 将引发 ValueError。如果您在另一个时区有墙上时间的纪元，可以将这些纪元读取为时区天真的时间戳，然后本地化到相应的时区
In [61]: pd.Timestamp(1262347200000000000).tz_localize("US/Pacific")
Out[61]: Timestamp('2010-01-01 12:00:00-0800', tz='US/Pacific')
In [62]: pd.DatetimeIndex([1262347200000000000]).tz_localize("US/Pacific")
Out[62]: DatetimeIndex(['2010-01-01 12:00:00-08:00'], dtype='datetime64[ns, US/Pacific]', freq=None)
注意
纪元时间将四舍五入到最接近的纳秒。
警告
浮点纪元时间的转换可能导致不准确和意想不到的结果。Python 浮点数 在十进制中有大约 15 位精度。从浮点数转换为高精度 Timestamp 期间的四舍五入是不可避免的。获得精确精度的唯一方法是使用固定宽度类型（例如 int64）。
In [63]: pd.to_datetime([1490195805.433, 1490195805.433502912], unit="s")
Out[63]: DatetimeIndex(['2017-03-22 15:16:45.433000088', '2017-03-22 15:16:45.433502913'], dtype='datetime64[ns]', freq=None)
In [64]: pd.to_datetime(1490195805433502912, unit="ns")
Out[64]: Timestamp('2017-03-22 15:16:45.433502912')
另请参阅
从时间戳到纪元#
要执行与上面相反的操作，即将 Timestamp 转换为“unix”纪元
In [65]: stamps = pd.date_range("2012-10-08 18:15:05", periods=4, freq="D")
In [66]: stamps
Out[66]:
DatetimeIndex(['2012-10-08 18:15:05', '2012-10-09 18:15:05',
'2012-10-10 18:15:05', '2012-10-11 18:15:05'],
dtype='datetime64[ns]', freq='D')
我们减去纪元（UTC 1970 年 1 月 1 日午夜），然后向下取整除以“单位”（1 秒）。
In [67]: (stamps - pd.Timestamp("1970-01-01")) // pd.Timedelta("1s")
Out[67]: Index([1349720105, 1349806505, 1349892905, 1349979305], dtype='int64')
使用 origin 参数#
使用 origin 参数，可以指定创建 DatetimeIndex 的替代起点。例如，使用 1960-01-01 作为起始日期
In [68]: pd.to_datetime([1, 2, 3], unit="D", origin=pd.Timestamp("1960-01-01"))
Out[68]: DatetimeIndex(['1960-01-02', '1960-01-03', '1960-01-04'], dtype='datetime64[ns]', freq=None)
默认设置为 origin='unix'，默认为 1970-01-01 00:00:00。通常称为“Unix 纪元”或 POSIX 时间。
In [69]: pd.to_datetime([1, 2, 3], unit="D")
Out[69]: DatetimeIndex(['1970-01-02', '1970-01-03', '1970-01-04'], dtype='datetime64[ns]', freq=None)
生成时间戳范围#
要生成带时间戳的索引，可以使用 DatetimeIndex 或 Index 构造函数，并传入日期时间对象列表
In [70]: dates = [
....: datetime.datetime(2012, 5, 1),
....: datetime.datetime(2012, 5, 2),
....: datetime.datetime(2012, 5, 3),
....: ]
....:
# Note the frequency information
In [71]: index = pd.DatetimeIndex(dates)
In [72]: index
Out[72]: DatetimeIndex(['2012-05-01', '2012-05-02', '2012-05-03'], dtype='datetime64[ns]', freq=None)
# Automatically converted to DatetimeIndex
In [73]: index = pd.Index(dates)
In [74]: index
Out[74]: DatetimeIndex(['2012-05-01', '2012-05-02', '2012-05-03'], dtype='datetime64[ns]', freq=None)
在实践中，这会变得非常繁琐，因为我们通常需要一个非常长的、包含大量时间戳的索引。如果我们需要规则频率的时间戳，可以使用 date_range() 和 bdate_range() 函数来创建 DatetimeIndex。date_range 的默认频率是日历日，而 bdate_range 的默认频率是工作日
In [75]: start = datetime.datetime(2011, 1, 1)
In [76]: end = datetime.datetime(2012, 1, 1)
In [77]: index = pd.date_range(start, end)
In [78]: index
Out[78]:
DatetimeIndex(['2011-01-01', '2011-01-02', '2011-01-03', '2011-01-04',
'2011-01-05', '2011-01-06', '2011-01-07', '2011-01-08',
'2011-01-09', '2011-01-10',
...
'2011-12-23', '2011-12-24', '2011-12-25', '2011-12-26',
'2011-12-27', '2011-12-28', '2011-12-29', '2011-12-30',
'2011-12-31', '2012-01-01'],
dtype='datetime64[ns]', length=366, freq='D')
In [79]: index = pd.bdate_range(start, end)
In [80]: index
Out[80]:
DatetimeIndex(['2011-01-03', '2011-01-04', '2011-01-05', '2011-01-06',
'2011-01-07', '2011-01-10', '2011-01-11', '2011-01-12',
'2011-01-13', '2011-01-14',
...
'2011-12-19', '2011-12-20', '2011-12-21', '2011-12-22',
'2011-12-23', '2011-12-26', '2011-12-27', '2011-12-28',
'2011-12-29', '2011-12-30'],
dtype='datetime64[ns]', length=260, freq='B')
date_range 和 bdate_range 等便捷函数可以利用各种 频率别名
In [81]: pd.date_range(start, periods=1000, freq="ME")
Out[81]:
DatetimeIndex(['2011-01-31', '2011-02-28', '2011-03-31', '2011-04-30',
'2011-05-31', '2011-06-30', '2011-07-31', '2011-08-31',
'2011-09-30', '2011-10-31',
...
'2093-07-31', '2093-08-31', '2093-09-30', '2093-10-31',
'2093-11-30', '2093-12-31', '2094-01-31', '2094-02-28',
'2094-03-31', '2094-04-30'],
dtype='datetime64[ns]', length=1000, freq='ME')
In [82]: pd.bdate_range(start, periods=250, freq="BQS")
Out[82]:
DatetimeIndex(['2011-01-03', '2011-04-01', '2011-07-01', '2011-10-03',
'2012-01-02', '2012-04-02', '2012-07-02', '2012-10-01',
'2013-01-01', '2013-04-01',
...
'2071-01-01', '2071-04-01', '2071-07-01', '2071-10-01',
'2072-01-01', '2072-04-01', '2072-07-01', '2072-10-03',
'2073-01-02', '2073-04-03'],
dtype='datetime64[ns]', length=250, freq='BQS-JAN')
date_range 和 bdate_range 可以轻松地使用 start、end、periods 和 freq 等参数的各种组合来生成日期范围。起始日期和结束日期是严格包含的，因此不会生成指定范围之外的日期
In [83]: pd.date_range(start, end, freq="BME")
Out[83]:
DatetimeIndex(['2011-01-31', '2011-02-28', '2011-03-31', '2011-04-29',
'2011-05-31', '2011-06-30', '2011-07-29', '2011-08-31',
'2011-09-30', '2011-10-31', '2011-11-30', '2011-12-30'],
dtype='datetime64[ns]', freq='BME')
In [84]: pd.date_range(start, end, freq="W")
Out[84]:
DatetimeIndex(['2011-01-02', '2011-01-09', '2011-01-16', '2011-01-23',
'2011-01-30', '2011-02-06', '2011-02-13', '2011-02-20',
'2011-02-27', '2011-03-06', '2011-03-13', '2011-03-20',
'2011-03-27', '2011-04-03', '2011-04-10', '2011-04-17',
'2011-04-24', '2011-05-01', '2011-05-08', '2011-05-15',
'2011-05-22', '2011-05-29', '2011-06-05', '2011-06-12',
'2011-06-19', '2011-06-26', '2011-07-03', '2011-07-10',
'2011-07-17', '2011-07-24', '2011-07-31', '2011-08-07',
'2011-08-14', '2011-08-21', '2011-08-28', '2011-09-04',
'2011-09-11', '2011-09-18', '2011-09-25', '2011-10-02',
'2011-10-09', '2011-10-16', '2011-10-23', '2011-10-30',
'2011-11-06', '2011-11-13', '2011-11-20', '2011-11-27',
'2011-12-04', '2011-12-11', '2011-12-18', '2011-12-25',
'2012-01-01'],
dtype='datetime64[ns]', freq='W-SUN')
In [85]: pd.bdate_range(end=end, periods=20)
Out[85]:
DatetimeIndex(['2011-12-05', '2011-12-06', '2011-12-07', '2011-12-08',
'2011-12-09', '2011-12-12', '2011-12-13', '2011-12-14',
'2011-12-15', '2011-12-16', '2011-12-19', '2011-12-20',
'2011-12-21', '2011-12-22', '2011-12-23', '2011-12-26',
'2011-12-27', '2011-12-28', '2011-12-29', '2011-12-30'],
dtype='datetime64[ns]', freq='B')
In [86]: pd.bdate_range(start=start, periods=20)
Out[86]:
DatetimeIndex(['2011-01-03', '2011-01-04', '2011-01-05', '2011-01-06',
'2011-01-07', '2011-01-10', '2011-01-11', '2011-01-12',
'2011-01-13', '2011-01-14', '2011-01-17', '2011-01-18',
'2011-01-19', '2011-01-20', '2011-01-21', '2011-01-24',
'2011-01-25', '2011-01-26', '2011-01-27', '2011-01-28'],
dtype='datetime64[ns]', freq='B')
指定 start、end 和 periods 将生成一个从 start 到 end 的均匀间隔日期范围（包含两端），结果 DatetimeIndex 中包含 periods 个元素
In [87]: pd.date_range("2018-01-01", "2018-01-05", periods=5)
Out[87]:
DatetimeIndex(['2018-01-01', '2018-01-02', '2018-01-03', '2018-01-04',
'2018-01-05'],
dtype='datetime64[ns]', freq=None)
In [88]: pd.date_range("2018-01-01", "2018-01-05", periods=10)
Out[88]:
DatetimeIndex(['2018-01-01 00:00:00', '2018-01-01 10:40:00',
'2018-01-01 21:20:00', '2018-01-02 08:00:00',
'2018-01-02 18:40:00', '2018-01-03 05:20:00',
'2018-01-03 16:00:00', '2018-01-04 02:40:00',
'2018-01-04 13:20:00', '2018-01-05 00:00:00'],
dtype='datetime64[ns]', freq=None)
自定义频率范围#
bdate_range 还可以通过使用 weekmask 和 holidays 参数生成自定义频率日期范围。这些参数仅在传递自定义频率字符串时使用。
In [89]: weekmask = "Mon Wed Fri"
In [90]: holidays = [datetime.datetime(2011, 1, 5), datetime.datetime(2011, 3, 14)]
In [91]: pd.bdate_range(start, end, freq="C", weekmask=weekmask, holidays=holidays)
Out[91]:
DatetimeIndex(['2011-01-03', '2011-01-07', '2011-01-10', '2011-01-12',
'2011-01-14', '2011-01-17', '2011-01-19', '2011-01-21',
'2011-01-24', '2011-01-26',
...
'2011-12-09', '2011-12-12', '2011-12-14', '2011-12-16',
'2011-12-19', '2011-12-21', '2011-12-23', '2011-12-26',
'2011-12-28', '2011-12-30'],
dtype='datetime64[ns]', length=154, freq='C')
In [92]: pd.bdate_range(start, end, freq="CBMS", weekmask=weekmask)
Out[92]:
DatetimeIndex(['2011-01-03', '2011-02-02', '2011-03-02', '2011-04-01',
'2011-05-02', '2011-06-01', '2011-07-01', '2011-08-01',
'2011-09-02', '2011-10-03', '2011-11-02', '2011-12-02'],
dtype='datetime64[ns]', freq='CBMS')
另请参阅
时间戳限制#
时间戳表示的限制取决于所选的分辨率。对于纳秒分辨率，使用 64 位整数表示的时间跨度限制在约 584 年
In [93]: pd.Timestamp.min
Out[93]: Timestamp('1677-09-21 00:12:43.145224193')
In [94]: pd.Timestamp.max
Out[94]: Timestamp('2262-04-11 23:47:16.854775807')
选择秒分辨率时，可用范围增加到 +/- 2.9e11 年。不同的分辨率可以通过 as_unit 互相转换。
另请参阅
索引#
DatetimeIndex 的主要用途之一是作为 pandas 对象的索引。DatetimeIndex 类包含许多与时间序列相关的优化
各种偏移量的大范围日期在底层预先计算并缓存，以便使后续日期范围的生成非常快速（只需获取一个切片）。
使用 pandas 对象的
shift方法进行快速移动。具有相同频率的重叠
DatetimeIndex对象的并集运算非常快（对于快速数据对齐很重要）。通过
year,month等属性快速访问日期字段。规则化函数如
snap以及非常快速的asof逻辑。
DatetimeIndex 对象具有普通 Index 对象的所有基本功能，以及一系列用于轻松处理频率的高级时间序列特定方法。
另请参阅
注意
虽然 pandas 不强制要求您拥有一个有序的日期索引，但如果日期未排序，其中一些方法的行为可能会出乎意料或不正确。
DatetimeIndex 可以像普通索引一样使用，并提供所有智能功能，如选择、切片等。
In [95]: rng = pd.date_range(start, end, freq="BME")
In [96]: ts = pd.Series(np.random.randn(len(rng)), index=rng)
In [97]: ts.index
Out[97]:
DatetimeIndex(['2011-01-31', '2011-02-28', '2011-03-31', '2011-04-29',
'2011-05-31', '2011-06-30', '2011-07-29', '2011-08-31',
'2011-09-30', '2011-10-31', '2011-11-30', '2011-12-30'],
dtype='datetime64[ns]', freq='BME')
In [98]: ts[:5].index
Out[98]:
DatetimeIndex(['2011-01-31', '2011-02-28', '2011-03-31', '2011-04-29',
'2011-05-31'],
dtype='datetime64[ns]', freq='BME')
In [99]: ts[::2].index
Out[99]:
DatetimeIndex(['2011-01-31', '2011-03-31', '2011-05-31', '2011-07-29',
'2011-09-30', '2011-11-30'],
dtype='datetime64[ns]', freq='2BME')
部分字符串索引#
可以将日期和能解析为时间戳的字符串作为索引参数传递
In [100]: ts["1/31/2011"]
Out[100]: 0.11920871129693428
In [101]: ts[datetime.datetime(2011, 12, 25):]
Out[101]:
2011-12-30 0.56702
Freq: BME, dtype: float64
In [102]: ts["10/31/2011":"12/31/2011"]
Out[102]:
2011-10-31 0.271860
2011-11-30 -0.424972
2011-12-30 0.567020
Freq: BME, dtype: float64
为了方便访问较长的时间序列，您还可以将年份或年份和月份作为字符串传递
In [103]: ts["2011"]
Out[103]:
2011-01-31 0.119209
2011-02-28 -1.044236
2011-03-31 -0.861849
2011-04-29 -2.104569
2011-05-31 -0.494929
2011-06-30 1.071804
2011-07-29 0.721555
2011-08-31 -0.706771
2011-09-30 -1.039575
2011-10-31 0.271860
2011-11-30 -0.424972
2011-12-30 0.567020
Freq: BME, dtype: float64
In [104]: ts["2011-6"]
Out[104]:
2011-06-30 1.071804
Freq: BME, dtype: float64
这种类型的切片也适用于具有 DatetimeIndex 的 DataFrame。由于部分字符串选择是一种标签切片形式，因此端点将被包含在内。这包括匹配包含日期上的时间
警告
从 pandas 1.2.0 开始，使用 getitem（例如 frame[dtstring]）使用单个字符串索引 DataFrame 的行已被弃用（考虑到是索引行还是选择列的歧义性），并将在未来版本中移除。使用 .loc 的等效方法（例如 frame.loc[dtstring]）仍然受支持。
In [105]: dft = pd.DataFrame(
.....: np.random.randn(100000, 1),
.....: columns=["A"],
.....: index=pd.date_range("20130101", periods=100000, freq="min"),
.....: )
.....:
In [106]: dft
Out[106]:
A
2013-01-01 00:00:00 0.276232
2013-01-01 00:01:00 -1.087401
2013-01-01 00:02:00 -0.673690
2013-01-01 00:03:00 0.113648
2013-01-01 00:04:00 -1.478427
... ...
2013-03-11 10:35:00 -0.747967
2013-03-11 10:36:00 -0.034523
2013-03-11 10:37:00 -0.201754
2013-03-11 10:38:00 -1.509067
2013-03-11 10:39:00 -1.693043
[100000 rows x 1 columns]
In [107]: dft.loc["2013"]
Out[107]:
A
2013-01-01 00:00:00 0.276232
2013-01-01 00:01:00 -1.087401
2013-01-01 00:02:00 -0.673690
2013-01-01 00:03:00 0.113648
2013-01-01 00:04:00 -1.478427
... ...
2013-03-11 10:35:00 -0.747967
2013-03-11 10:36:00 -0.034523
2013-03-11 10:37:00 -0.201754
2013-03-11 10:38:00 -1.509067
2013-03-11 10:39:00 -1.693043
[100000 rows x 1 columns]
这从当月的最早时间开始，并包括当月的最后日期和时间
In [108]: dft["2013-1":"2013-2"]
Out[108]:
A
2013-01-01 00:00:00 0.276232
2013-01-01 00:01:00 -1.087401
2013-01-01 00:02:00 -0.673690
2013-01-01 00:03:00 0.113648
2013-01-01 00:04:00 -1.478427
... ...
2013-02-28 23:55:00 0.850929
2013-02-28 23:56:00 0.976712
2013-02-28 23:57:00 -2.693884
2013-02-28 23:58:00 -1.575535
2013-02-28 23:59:00 -1.573517
[84960 rows x 1 columns]
这指定了一个结束时间，该时间包括最后一天的所有时间
In [109]: dft["2013-1":"2013-2-28"]
Out[109]:
A
2013-01-01 00:00:00 0.276232
2013-01-01 00:01:00 -1.087401
2013-01-01 00:02:00 -0.673690
2013-01-01 00:03:00 0.113648
2013-01-01 00:04:00 -1.478427
... ...
2013-02-28 23:55:00 0.850929
2013-02-28 23:56:00 0.976712
2013-02-28 23:57:00 -2.693884
2013-02-28 23:58:00 -1.575535
2013-02-28 23:59:00 -1.573517
[84960 rows x 1 columns]
这指定了一个精确的结束时间（与上面不同）
In [110]: dft["2013-1":"2013-2-28 00:00:00"]
Out[110]:
A
2013-01-01 00:00:00 0.276232
2013-01-01 00:01:00 -1.087401
2013-01-01 00:02:00 -0.673690
2013-01-01 00:03:00 0.113648
2013-01-01 00:04:00 -1.478427
... ...
2013-02-27 23:56:00 1.197749
2013-02-27 23:57:00 0.720521
2013-02-27 23:58:00 -0.072718
2013-02-27 23:59:00 -0.681192
2013-02-28 00:00:00 -0.557501
[83521 rows x 1 columns]
由于它属于索引的一部分，我们将在包含的端点处停止
In [111]: dft["2013-1-15":"2013-1-15 12:30:00"]
Out[111]:
A
2013-01-15 00:00:00 -0.984810
2013-01-15 00:01:00 0.941451
2013-01-15 00:02:00 1.559365
2013-01-15 00:03:00 1.034374
2013-01-15 00:04:00 -1.480656
... ...
2013-01-15 12:26:00 0.371454
2013-01-15 12:27:00 -0.930806
2013-01-15 12:28:00 -0.069177
2013-01-15 12:29:00 0.066510
2013-01-15 12:30:00 -0.003945
[751 rows x 1 columns]
具有 MultiIndex 的 DataFrame 也支持 DatetimeIndex 部分字符串索引
In [112]: dft2 = pd.DataFrame(
.....: np.random.randn(20, 1),
.....: columns=["A"],
.....: index=pd.MultiIndex.from_product(
.....: [pd.date_range("20130101", periods=10, freq="12h"), ["a", "b"]]
.....: ),
.....: )
.....:
In [113]: dft2
Out[113]:
A
2013-01-01 00:00:00 a -0.298694
b 0.823553
2013-01-01 12:00:00 a 0.943285
b -1.479399
2013-01-02 00:00:00 a -1.643342
... ...
2013-01-04 12:00:00 b 0.069036
2013-01-05 00:00:00 a 0.122297
b 1.422060
2013-01-05 12:00:00 a 0.370079
b 1.016331
[20 rows x 1 columns]
In [114]: dft2.loc["2013-01-05"]
Out[114]:
A
2013-01-05 00:00:00 a 0.122297
b 1.422060
2013-01-05 12:00:00 a 0.370079
b 1.016331
In [115]: idx = pd.IndexSlice
In [116]: dft2 = dft2.swaplevel(0, 1).sort_index()
In [117]: dft2.loc[idx[:, "2013-01-05"], :]
Out[117]:
A
a 2013-01-05 00:00:00 0.122297
2013-01-05 12:00:00 0.370079
b 2013-01-05 00:00:00 1.422060
2013-01-05 12:00:00 1.016331
使用字符串索引进行切片也遵循 UTC 偏移。
In [118]: df = pd.DataFrame([0], index=pd.DatetimeIndex(["2019-01-01"], tz="US/Pacific"))
In [119]: df
Out[119]:
0
2019-01-01 00:00:00-08:00 0
In [120]: df["2019-01-01 12:00:00+04:00":"2019-01-01 13:00:00+04:00"]
Out[120]:
0
2019-01-01 00:00:00-08:00 0
切片与精确匹配#
用作索引参数的同一个字符串可以被视为切片或精确匹配，这取决于索引的分辨率。如果字符串的精度低于索引，它将被视为切片；否则，将被视为精确匹配。
考虑一个索引分辨率为分钟的 Series 对象
In [121]: series_minute = pd.Series(
.....: [1, 2, 3],
.....: pd.DatetimeIndex(
.....: ["2011-12-31 23:59:00", "2012-01-01 00:00:00", "2012-01-01 00:02:00"]
.....: ),
.....: )
.....:
In [122]: series_minute.index.resolution
Out[122]: 'minute'
精度低于分钟的时间戳字符串会得到一个 Series 对象。
In [123]: series_minute["2011-12-31 23"]
Out[123]:
2011-12-31 23:59:00 1
dtype: int64
具有分钟分辨率（或更精确）的时间戳字符串会得到一个标量，也就是说，它不会被转换为切片。
In [124]: series_minute["2011-12-31 23:59"]
Out[124]: 1
In [125]: series_minute["2011-12-31 23:59:00"]
Out[125]: 1
如果索引分辨率是秒，那么分钟精度的时间戳会得到一个 Series。
In [126]: series_second = pd.Series(
.....: [1, 2, 3],
.....: pd.DatetimeIndex(
.....: ["2011-12-31 23:59:59", "2012-01-01 00:00:00", "2012-01-01 00:00:01"]
.....: ),
.....: )
.....:
In [127]: series_second.index.resolution
Out[127]: 'second'
In [128]: series_second["2011-12-31 23:59"]
Out[128]:
2011-12-31 23:59:59 1
dtype: int64
如果时间戳字符串被视为切片，它也可以用于使用 .loc[] 索引 DataFrame。
In [129]: dft_minute = pd.DataFrame(
.....: {"a": [1, 2, 3], "b": [4, 5, 6]}, index=series_minute.index
.....: )
.....:
In [130]: dft_minute.loc["2011-12-31 23"]
Out[130]:
a b
2011-12-31 23:59:00 1 4
警告
然而，如果字符串被视为精确匹配，DataFrame 的 [] 中的选择将是列级别的而不是行级别的，参见 索引基础。例如，dft_minute['2011-12-31 23:59'] 将引发 KeyError，因为 '2012-12-31 23:59' 与索引具有相同的分辨率，且没有名为该字符串的列
为了始终获得无歧义的选择，无论行被视为切片还是单个选择，请使用 .loc。
In [131]: dft_minute.loc["2011-12-31 23:59"]
Out[131]:
a 1
b 4
Name: 2011-12-31 23:59:00, dtype: int64
另请注意，DatetimeIndex 的分辨率不能低于天。
In [132]: series_monthly = pd.Series(
.....: [1, 2, 3], pd.DatetimeIndex(["2011-12", "2012-01", "2012-02"])
.....: )
.....:
In [133]: series_monthly.index.resolution
Out[133]: 'day'
In [134]: series_monthly["2011-12"] # returns Series
Out[134]:
2011-12-01 1
dtype: int64
精确索引#
如前一节所述，使用部分字符串索引 DatetimeIndex 取决于时期的“精度”，换句话说，即间隔相对于索引分辨率的具体程度。相比之下，使用 Timestamp 或 datetime 对象进行索引是精确的，因为这些对象具有精确的含义。它们也遵循包含两个端点的语义。
这些 Timestamp 和 datetime 对象具有精确的 hours, minutes, 和 seconds，即使它们没有被显式指定（它们为 0）。
In [135]: dft[datetime.datetime(2013, 1, 1): datetime.datetime(2013, 2, 28)]
Out[135]:
A
2013-01-01 00:00:00 0.276232
2013-01-01 00:01:00 -1.087401
2013-01-01 00:02:00 -0.673690
2013-01-01 00:03:00 0.113648
2013-01-01 00:04:00 -1.478427
... ...
2013-02-27 23:56:00 1.197749
2013-02-27 23:57:00 0.720521
2013-02-27 23:58:00 -0.072718
2013-02-27 23:59:00 -0.681192
2013-02-28 00:00:00 -0.557501
[83521 rows x 1 columns]
无默认值时。
In [136]: dft[
.....: datetime.datetime(2013, 1, 1, 10, 12, 0): datetime.datetime(
.....: 2013, 2, 28, 10, 12, 0
.....: )
.....: ]
.....:
Out[136]:
A
2013-01-01 10:12:00 0.565375
2013-01-01 10:13:00 0.068184
2013-01-01 10:14:00 0.788871
2013-01-01 10:15:00 -0.280343
2013-01-01 10:16:00 0.931536
... ...
2013-02-28 10:08:00 0.148098
2013-02-28 10:09:00 -0.388138
2013-02-28 10:10:00 0.139348
2013-02-28 10:11:00 0.085288
2013-02-28 10:12:00 0.950146
[83521 rows x 1 columns]
截断与高级索引#
提供了一个便捷函数 truncate()，其功能类似于切片。注意，truncate 对 DatetimeIndex 中任何未指定的日期分量假定为 0 值，这与切片返回任何部分匹配日期不同
In [137]: rng2 = pd.date_range("2011-01-01", "2012-01-01", freq="W")
In [138]: ts2 = pd.Series(np.random.randn(len(rng2)), index=rng2)
In [139]: ts2.truncate(before="2011-11", after="2011-12")
Out[139]:
2011-11-06 0.437823
2011-11-13 -0.293083
2011-11-20 -0.059881
2011-11-27 1.252450
Freq: W-SUN, dtype: float64
In [140]: ts2["2011-11":"2011-12"]
Out[140]:
2011-11-06 0.437823
2011-11-13 -0.293083
2011-11-20 -0.059881
2011-11-27 1.252450
2011-12-04 0.046611
2011-12-11 0.059478
2011-12-18 -0.286539
2011-12-25 0.841669
Freq: W-SUN, dtype: float64
即使是破坏 DatetimeIndex 频率规则性的复杂高级索引，结果仍将是 DatetimeIndex，尽管频率会丢失
In [141]: ts2.iloc[[0, 2, 6]].index
Out[141]: DatetimeIndex(['2011-01-02', '2011-01-16', '2011-02-13'], dtype='datetime64[ns]', freq=None)
时间/日期分量#
可以从 Timestamp 或像 DatetimeIndex 这样的时间戳集合中访问几个时间/日期属性。
属性 |
描述 |
|---|---|
year (年) |
日期时间的年份 |
month (月) |
日期时间的月份 |
day (日) |
日期时间的日期 |
hour (时) |
日期时间的小时 |
minute (分) |
日期时间的分钟 |
second (秒) |
日期时间的秒钟 |
microsecond (微秒) |
日期时间的微秒 |
nanosecond (纳秒) |
日期时间的纳秒 |
date (日期) |
返回 datetime.date (不包含时区信息) |
time (时间) |
返回 datetime.time (不包含时区信息) |
timetz (带时区的时间) |
以本地时间返回带有时区信息的 datetime.time |
dayofyear (一年中的天) |
一年中的序号日 |
day_of_year (一年中的天) |
一年中的序号日 |
weekofyear (一年中的周) |
一年中的周序号 |
week (周) |
一年中的周序号 |
dayofweek (一周中的天) |
一周中的天数，周一=0，周日=6 |
day_of_week (一周中的天) |
一周中的天数，周一=0，周日=6 |
weekday (工作日) |
一周中的天数，周一=0，周日=6 |
quarter (季度) |
日期的季度：一月-三月 = 1，四月-六月 = 2，等等。 |
days_in_month (月中天数) |
日期时间所在月份的天数 |
is_month_start (是否月初) |
逻辑值，指示是否为月份的第一天（由频率定义） |
is_month_end (是否月末) |
逻辑值，指示是否为月份的最后一天（由频率定义） |
is_quarter_start (是否季度初) |
逻辑值，指示是否为季度的第一天（由频率定义） |
is_quarter_end (是否季度末) |
逻辑值，指示是否为季度的最后一天（由频率定义） |
is_year_start (是否年初) |
逻辑值，指示是否为年份的第一天（由频率定义） |
is_year_end |
逻辑值，指示是否为年份的最后一天（由频率定义） |
is_leap_year |
逻辑值，指示日期是否属于闰年 |
此外，如果您有一个包含日期时间类值（datetimelike）的 Series，则可以通过 .dt 访问器来访问这些属性，具体细节请参阅 .dt 访问器 一节。
您可以从 ISO 8601 标准中获取 ISO 年的年、周和日组成部分
In [142]: idx = pd.date_range(start="2019-12-29", freq="D", periods=4)
In [143]: idx.isocalendar()
Out[143]:
year week day
2019-12-29 2019 52 7
2019-12-30 2020 1 1
2019-12-31 2020 1 2
2020-01-01 2020 1 3
In [144]: idx.to_series().dt.isocalendar()
Out[144]:
year week day
2019-12-29 2019 52 7
2019-12-30 2020 1 1
2019-12-31 2020 1 2
2020-01-01 2020 1 3
DateOffset 对象#
在前面的示例中，频率字符串（例如 'D'）用于指定频率，该频率定义了
在使用
date_range()时DatetimeIndex中日期时间的间隔方式Period或PeriodIndex的频率
这些频率字符串映射到一个 DateOffset 对象及其子类。DateOffset 类似于 Timedelta，后者表示一段持续时间，但 DateOffset 遵循特定的日历持续时间规则。例如，Timedelta 的一天总是将 datetimes 增加 24 小时，而 DateOffset 的一天会将 datetimes 增加到下一天的同一时间，无论由于夏令时一天是 23、24 还是 25 小时。然而，所有小于或等于一小时的 DateOffset 子类（Hour、Minute、Second、Milli、Micro、Nano）的行为类似于 Timedelta 并遵守绝对时间。
基本的 DateOffset 类似于 dateutil.relativedelta（relativedelta 文档），后者按指定的相应日历持续时间移动日期时间。可以使用算术运算符（+）来执行移动。
# This particular day contains a day light savings time transition
In [145]: ts = pd.Timestamp("2016-10-30 00:00:00", tz="Europe/Helsinki")
# Respects absolute time
In [146]: ts + pd.Timedelta(days=1)
Out[146]: Timestamp('2016-10-30 23:00:00+0200', tz='Europe/Helsinki')
# Respects calendar time
In [147]: ts + pd.DateOffset(days=1)
Out[147]: Timestamp('2016-10-31 00:00:00+0200', tz='Europe/Helsinki')
In [148]: friday = pd.Timestamp("2018-01-05")
In [149]: friday.day_name()
Out[149]: 'Friday'
# Add 2 business days (Friday --> Tuesday)
In [150]: two_business_days = 2 * pd.offsets.BDay()
In [151]: friday + two_business_days
Out[151]: Timestamp('2018-01-09 00:00:00')
In [152]: (friday + two_business_days).day_name()
Out[152]: 'Tuesday'
大多数 DateOffsets 都有相关的频率字符串或偏移别名，可以作为 freq 关键字参数传入。可用的日期偏移量和相关的频率字符串如下所示
日期偏移量 |
频率字符串 |
描述 |
|---|---|---|
无 |
通用偏移类，默认为绝对 24 小时 |
|
|
工作日（周一至周五） |
|
|
自定义工作日 |
|
|
一周，可选择锚定到一周中的某一天 |
|
|
每月第 y 周的第 x 天 |
|
|
每月最后一周的第 x 天 |
|
|
日历月末 |
|
|
日历月初 |
|
|
工作月末 |
|
|
工作月初 |
|
|
自定义工作月末 |
|
|
自定义工作月初 |
|
|
每月的 15 日（或其他指定日期）和日历月末 |
|
|
每月的 15 日（或其他指定日期）和日历月初 |
|
|
日历季度末 |
|
|
日历季度初 |
|
|
工作季度末 |
|
|
工作季度初 |
|
|
零售业（又称 52-53 周）季度 |
|
|
日历年末 |
|
|
日历年初 |
|
|
工作年末 |
|
|
工作年初 |
|
|
零售业（又称 52-53 周）年 |
|
无 |
复活节假日 |
|
|
工作时 |
|
|
自定义工作时 |
|
|
一个绝对日期 |
|
|
一小时 |
|
|
一分钟 |
|
|
一秒 |
|
|
一毫秒 |
|
|
一微秒 |
|
|
一纳秒 |
DateOffsets 还提供了 rollforward() 和 rollback() 方法，分别用于相对于偏移量将日期向前或向后移动到有效的偏移日期。例如，由于工作日偏移量仅在工作日运行，它会将落在周末（周六和周日）的日期向前滚动到周一。
In [153]: ts = pd.Timestamp("2018-01-06 00:00:00")
In [154]: ts.day_name()
Out[154]: 'Saturday'
# BusinessHour's valid offset dates are Monday through Friday
In [155]: offset = pd.offsets.BusinessHour(start="09:00")
# Bring the date to the closest offset date (Monday)
In [156]: offset.rollforward(ts)
Out[156]: Timestamp('2018-01-08 09:00:00')
# Date is brought to the closest offset date first and then the hour is added
In [157]: ts + offset
Out[157]: Timestamp('2018-01-08 10:00:00')
这些操作默认会保留时间（小时、分钟等）信息。要将时间重置为午夜，请在应用操作之前或之后使用 normalize()（取决于您是否希望在操作中包含时间信息）。
In [158]: ts = pd.Timestamp("2014-01-01 09:00")
In [159]: day = pd.offsets.Day()
In [160]: day + ts
Out[160]: Timestamp('2014-01-02 09:00:00')
In [161]: (day + ts).normalize()
Out[161]: Timestamp('2014-01-02 00:00:00')
In [162]: ts = pd.Timestamp("2014-01-01 22:00")
In [163]: hour = pd.offsets.Hour()
In [164]: hour + ts
Out[164]: Timestamp('2014-01-01 23:00:00')
In [165]: (hour + ts).normalize()
Out[165]: Timestamp('2014-01-01 00:00:00')
In [166]: (hour + pd.Timestamp("2014-01-01 23:30")).normalize()
Out[166]: Timestamp('2014-01-02 00:00:00')
参数化偏移量#
有些偏移量在创建时可以进行“参数化”，从而产生不同的行为。例如，用于生成周数据的 Week 偏移量接受一个 weekday 参数，这使得生成的日期总是落在周中的特定一天。
In [167]: d = datetime.datetime(2008, 8, 18, 9, 0)
In [168]: d
Out[168]: datetime.datetime(2008, 8, 18, 9, 0)
In [169]: d + pd.offsets.Week()
Out[169]: Timestamp('2008-08-25 09:00:00')
In [170]: d + pd.offsets.Week(weekday=4)
Out[170]: Timestamp('2008-08-22 09:00:00')
In [171]: (d + pd.offsets.Week(weekday=4)).weekday()
Out[171]: 4
In [172]: d - pd.offsets.Week()
Out[172]: Timestamp('2008-08-11 09:00:00')
normalize 选项在加法和减法中有效。
In [173]: d + pd.offsets.Week(normalize=True)
Out[173]: Timestamp('2008-08-25 00:00:00')
In [174]: d - pd.offsets.Week(normalize=True)
Out[174]: Timestamp('2008-08-11 00:00:00')
另一个例子是使用特定的结束月份对 YearEnd 进行参数化
In [175]: d + pd.offsets.YearEnd()
Out[175]: Timestamp('2008-12-31 09:00:00')
In [176]: d + pd.offsets.YearEnd(month=6)
Out[176]: Timestamp('2009-06-30 09:00:00')
将偏移量用于 Series / DatetimeIndex#
偏移量可以与 Series 或 DatetimeIndex 一起使用，将偏移量应用于每个元素。
In [177]: rng = pd.date_range("2012-01-01", "2012-01-03")
In [178]: s = pd.Series(rng)
In [179]: rng
Out[179]: DatetimeIndex(['2012-01-01', '2012-01-02', '2012-01-03'], dtype='datetime64[ns]', freq='D')
In [180]: rng + pd.DateOffset(months=2)
Out[180]: DatetimeIndex(['2012-03-01', '2012-03-02', '2012-03-03'], dtype='datetime64[ns]', freq=None)
In [181]: s + pd.DateOffset(months=2)
Out[181]:
0 2012-03-01
1 2012-03-02
2 2012-03-03
dtype: datetime64[ns]
In [182]: s - pd.DateOffset(months=2)
Out[182]:
0 2011-11-01
1 2011-11-02
2 2011-11-03
dtype: datetime64[ns]
如果偏移量类直接映射到 Timedelta（Day、Hour、Minute、Second、Micro、Milli、Nano），则可以像 Timedelta 一样使用它 - 更多示例请参阅 Timedelta 一节。
In [183]: s - pd.offsets.Day(2)
Out[183]:
0 2011-12-30
1 2011-12-31
2 2012-01-01
dtype: datetime64[ns]
In [184]: td = s - pd.Series(pd.date_range("2011-12-29", "2011-12-31"))
In [185]: td
Out[185]:
0 3 days
1 3 days
2 3 days
dtype: timedelta64[ns]
In [186]: td + pd.offsets.Minute(15)
Out[186]:
0 3 days 00:15:00
1 3 days 00:15:00
2 3 days 00:15:00
dtype: timedelta64[ns]
请注意，某些偏移量（例如 BQuarterEnd）没有向量化实现。它们仍然可以使用，但计算速度可能会慢很多，并且会显示 PerformanceWarning。
In [187]: rng + pd.offsets.BQuarterEnd()
Out[187]: DatetimeIndex(['2012-03-30', '2012-03-30', '2012-03-30'], dtype='datetime64[ns]', freq=None)
自定义工作日#
CDay 或 CustomBusinessDay 类提供了一个参数化的 BusinessDay 类，可用于创建考虑当地假日和周末习俗的自定义工作日日历。
举一个有趣的例子，看看埃及，那里实行周五至周六的周末制。
In [188]: weekmask_egypt = "Sun Mon Tue Wed Thu"
# They also observe International Workers' Day so let's
# add that for a couple of years
In [189]: holidays = [
.....: "2012-05-01",
.....: datetime.datetime(2013, 5, 1),
.....: np.datetime64("2014-05-01"),
.....: ]
.....:
In [190]: bday_egypt = pd.offsets.CustomBusinessDay(
.....: holidays=holidays,
.....: weekmask=weekmask_egypt,
.....: )
.....:
In [191]: dt = datetime.datetime(2013, 4, 30)
In [192]: dt + 2 * bday_egypt
Out[192]: Timestamp('2013-05-05 00:00:00')
让我们映射到工作日名称
In [193]: dts = pd.date_range(dt, periods=5, freq=bday_egypt)
In [194]: pd.Series(dts.weekday, dts).map(pd.Series("Mon Tue Wed Thu Fri Sat Sun".split()))
Out[194]:
2013-04-30 Tue
2013-05-02 Thu
2013-05-05 Sun
2013-05-06 Mon
2013-05-07 Tue
Freq: C, dtype: object
假日日历可用于提供假日列表。更多信息请参阅 假日日历 一节。
In [195]: from pandas.tseries.holiday import USFederalHolidayCalendar
In [196]: bday_us = pd.offsets.CustomBusinessDay(calendar=USFederalHolidayCalendar())
# Friday before MLK Day
In [197]: dt = datetime.datetime(2014, 1, 17)
# Tuesday after MLK Day (Monday is skipped because it's a holiday)
In [198]: dt + bday_us
Out[198]: Timestamp('2014-01-21 00:00:00')
遵守特定假日日历的月度偏移量可以按常规方式定义。
In [199]: bmth_us = pd.offsets.CustomBusinessMonthBegin(calendar=USFederalHolidayCalendar())
# Skip new years
In [200]: dt = datetime.datetime(2013, 12, 17)
In [201]: dt + bmth_us
Out[201]: Timestamp('2014-01-02 00:00:00')
# Define date index with custom offset
In [202]: pd.date_range(start="20100101", end="20120101", freq=bmth_us)
Out[202]:
DatetimeIndex(['2010-01-04', '2010-02-01', '2010-03-01', '2010-04-01',
'2010-05-03', '2010-06-01', '2010-07-01', '2010-08-02',
'2010-09-01', '2010-10-01', '2010-11-01', '2010-12-01',
'2011-01-03', '2011-02-01', '2011-03-01', '2011-04-01',
'2011-05-02', '2011-06-01', '2011-07-01', '2011-08-01',
'2011-09-01', '2011-10-03', '2011-11-01', '2011-12-01'],
dtype='datetime64[ns]', freq='CBMS')
注意
频率字符串“C”用于指示使用了 CustomBusinessDay DateOffset，需要注意的是，CustomBusinessDay 是一个参数化类型，CustomBusinessDay 的实例可能有所不同，而这无法从频率字符串“C”中检测出来。因此，用户需要确保在应用程序中一致地使用频率字符串“C”。
工作时#
BusinessHour 类在 BusinessDay 上提供工作时表示，允许使用特定的开始和结束时间。
默认情况下，BusinessHour 使用 9:00 - 17:00 作为工作时间。添加 BusinessHour 将以小时频率增加 Timestamp。如果目标 Timestamp 不在工作时间内，则移至下一个工作时间然后增加。如果结果超出工作时间的结束，剩余的小时数将添加到下一个工作日。
In [203]: bh = pd.offsets.BusinessHour()
In [204]: bh
Out[204]: <BusinessHour: bh=09:00-17:00>
# 2014-08-01 is Friday
In [205]: pd.Timestamp("2014-08-01 10:00").weekday()
Out[205]: 4
In [206]: pd.Timestamp("2014-08-01 10:00") + bh
Out[206]: Timestamp('2014-08-01 11:00:00')
# Below example is the same as: pd.Timestamp('2014-08-01 09:00') + bh
In [207]: pd.Timestamp("2014-08-01 08:00") + bh
Out[207]: Timestamp('2014-08-01 10:00:00')
# If the results is on the end time, move to the next business day
In [208]: pd.Timestamp("2014-08-01 16:00") + bh
Out[208]: Timestamp('2014-08-04 09:00:00')
# Remainings are added to the next day
In [209]: pd.Timestamp("2014-08-01 16:30") + bh
Out[209]: Timestamp('2014-08-04 09:30:00')
# Adding 2 business hours
In [210]: pd.Timestamp("2014-08-01 10:00") + pd.offsets.BusinessHour(2)
Out[210]: Timestamp('2014-08-01 12:00:00')
# Subtracting 3 business hours
In [211]: pd.Timestamp("2014-08-01 10:00") + pd.offsets.BusinessHour(-3)
Out[211]: Timestamp('2014-07-31 15:00:00')
您还可以通过关键字指定 start 和 end 时间。参数必须是表示 hour:minute 的 str 或 datetime.time 实例。将秒、微秒和纳秒指定为工作时会导致 ValueError。
In [212]: bh = pd.offsets.BusinessHour(start="11:00", end=datetime.time(20, 0))
In [213]: bh
Out[213]: <BusinessHour: bh=11:00-20:00>
In [214]: pd.Timestamp("2014-08-01 13:00") + bh
Out[214]: Timestamp('2014-08-01 14:00:00')
In [215]: pd.Timestamp("2014-08-01 09:00") + bh
Out[215]: Timestamp('2014-08-01 12:00:00')
In [216]: pd.Timestamp("2014-08-01 18:00") + bh
Out[216]: Timestamp('2014-08-01 19:00:00')
传递晚于 end 的 start 时间表示跨午夜的工作时间。在这种情况下，工作时间会跨越午夜并延伸到第二天。有效的工作时间通过其是否从有效的 BusinessDay 开始来区分。
In [217]: bh = pd.offsets.BusinessHour(start="17:00", end="09:00")
In [218]: bh
Out[218]: <BusinessHour: bh=17:00-09:00>
In [219]: pd.Timestamp("2014-08-01 17:00") + bh
Out[219]: Timestamp('2014-08-01 18:00:00')
In [220]: pd.Timestamp("2014-08-01 23:00") + bh
Out[220]: Timestamp('2014-08-02 00:00:00')
# Although 2014-08-02 is Saturday,
# it is valid because it starts from 08-01 (Friday).
In [221]: pd.Timestamp("2014-08-02 04:00") + bh
Out[221]: Timestamp('2014-08-02 05:00:00')
# Although 2014-08-04 is Monday,
# it is out of business hours because it starts from 08-03 (Sunday).
In [222]: pd.Timestamp("2014-08-04 04:00") + bh
Out[222]: Timestamp('2014-08-04 18:00:00')
将 BusinessHour.rollforward 和 rollback 应用于非工作时间，结果会是下一个工作时间的开始或前一天的结束。与其他偏移量不同，根据定义，BusinessHour.rollforward 的输出可能与 apply 的结果不同。
这是因为一天的工作时间结束等于下一天的工作时间开始。例如，在默认工作时间（9:00 - 17:00）下，2014-08-01 17:00 和 2014-08-04 09:00 之间没有间隔（0 分钟）。
# This adjusts a Timestamp to business hour edge
In [223]: pd.offsets.BusinessHour().rollback(pd.Timestamp("2014-08-02 15:00"))
Out[223]: Timestamp('2014-08-01 17:00:00')
In [224]: pd.offsets.BusinessHour().rollforward(pd.Timestamp("2014-08-02 15:00"))
Out[224]: Timestamp('2014-08-04 09:00:00')
# It is the same as BusinessHour() + pd.Timestamp('2014-08-01 17:00').
# And it is the same as BusinessHour() + pd.Timestamp('2014-08-04 09:00')
In [225]: pd.offsets.BusinessHour() + pd.Timestamp("2014-08-02 15:00")
Out[225]: Timestamp('2014-08-04 10:00:00')
# BusinessDay results (for reference)
In [226]: pd.offsets.BusinessHour().rollforward(pd.Timestamp("2014-08-02"))
Out[226]: Timestamp('2014-08-04 09:00:00')
# It is the same as BusinessDay() + pd.Timestamp('2014-08-01')
# The result is the same as rollworward because BusinessDay never overlap.
In [227]: pd.offsets.BusinessHour() + pd.Timestamp("2014-08-02")
Out[227]: Timestamp('2014-08-04 10:00:00')
BusinessHour 将周六和周日视为假日。要使用任意假日，可以使用 CustomBusinessHour 偏移量，如下一小节所述。
自定义工作时#
CustomBusinessHour 是 BusinessHour 和 CustomBusinessDay 的结合，允许您指定任意假日。CustomBusinessHour 的工作方式与 BusinessHour 相同，只是它会跳过指定的自定义假日。
In [228]: from pandas.tseries.holiday import USFederalHolidayCalendar
In [229]: bhour_us = pd.offsets.CustomBusinessHour(calendar=USFederalHolidayCalendar())
# Friday before MLK Day
In [230]: dt = datetime.datetime(2014, 1, 17, 15)
In [231]: dt + bhour_us
Out[231]: Timestamp('2014-01-17 16:00:00')
# Tuesday after MLK Day (Monday is skipped because it's a holiday)
In [232]: dt + bhour_us * 2
Out[232]: Timestamp('2014-01-21 09:00:00')
您可以使用 BusinessHour 和 CustomBusinessDay 都支持的关键字参数。
In [233]: bhour_mon = pd.offsets.CustomBusinessHour(start="10:00", weekmask="Tue Wed Thu Fri")
# Monday is skipped because it's a holiday, business hour starts from 10:00
In [234]: dt + bhour_mon * 2
Out[234]: Timestamp('2014-01-21 10:00:00')
偏移别名#
许多常用的时间序列频率都有字符串别名。我们将这些别名称为 偏移别名。
别名 |
描述 |
|---|---|
B |
工作日频率 |
C |
自定义工作日频率 |
D |
日历日频率 |
W |
每周频率 |
ME |
月末频率 |
SME |
半月月末频率（每月 15 日和月末） |
BME |
工作月末频率 |
CBME |
自定义工作月末频率 |
MS |
月初频率 |
SMS |
半月月初频率（每月 1 日和 15 日） |
BMS |
工作月初频率 |
CBMS |
自定义工作月初频率 |
QE |
季度末频率 |
BQE |
工作季度末频率 |
QS |
季度初频率 |
BQS |
工作季度初频率 |
YE |
年末频率 |
BYE |
工作年末频率 |
YS |
年初频率 |
BYS |
工作年初频率 |
h |
每小时频率 |
bh |
工作时频率 |
cbh |
自定义工作时频率 |
min |
每分钟频率 |
s |
每秒频率 |
ms |
毫秒 |
us |
微秒 |
ns |
纳秒 |
自 2.2.0 版本弃用: 别名 H、BH、CBH、T、S、L、U 和 N 已弃用，推荐使用别名 h、bh、cbh、min、s、ms、us 和 ns。
注意
使用上述偏移别名时，应注意
date_range()、bdate_range()等函数只会返回在由start_date和end_date定义的区间内的 timestamp。如果start_date不对应于频率，则返回的 timestamp 将从下一个有效的 timestamp 开始；对于end_date也是如此，返回的 timestamp 将在之前一个有效的 timestamp 处停止。
例如，对于偏移量 MS，如果 start_date 不是月份的第一天，返回的 timestamp 将从下一个月的第一天开始。如果 end_date 不是月份的第一天，最后一个返回的 timestamp 将是对应月份的第一天。
In [235]: dates_lst_1 = pd.date_range("2020-01-06", "2020-04-03", freq="MS")
In [236]: dates_lst_1
Out[236]: DatetimeIndex(['2020-02-01', '2020-03-01', '2020-04-01'], dtype='datetime64[ns]', freq='MS')
In [237]: dates_lst_2 = pd.date_range("2020-01-01", "2020-04-01", freq="MS")
In [238]: dates_lst_2
Out[238]: DatetimeIndex(['2020-01-01', '2020-02-01', '2020-03-01', '2020-04-01'], dtype='datetime64[ns]', freq='MS')
从上面的示例可以看出，date_range() 和 bdate_range() 只会返回 start_date 和 end_date 之间的有效 timestamp。如果这些日期对于给定的频率不是有效的 timestamp，start_date 将向前滚动到下一个有效值（end_date 则向后滚动到前一个有效值）。
周期别名#
许多常用的时间序列频率都有字符串别名。我们将这些别名称为 周期别名。
别名 |
描述 |
|---|---|
B |
工作日频率 |
D |
日历日频率 |
W |
每周频率 |
M |
每月频率 |
Q |
每季度频率 |
Y |
每年频率 |
h |
每小时频率 |
min |
每分钟频率 |
s |
每秒频率 |
ms |
毫秒 |
us |
微秒 |
ns |
纳秒 |
自 2.2.0 版本弃用: 别名 A、H、T、S、L、U 和 N 已弃用，推荐使用别名 Y、h、min、s、ms、us 和 ns。
组合别名#
如前所述，别名和偏移量实例在大多数函数中可以互换使用
In [239]: pd.date_range(start, periods=5, freq="B")
Out[239]:
DatetimeIndex(['2011-01-03', '2011-01-04', '2011-01-05', '2011-01-06',
'2011-01-07'],
dtype='datetime64[ns]', freq='B')
In [240]: pd.date_range(start, periods=5, freq=pd.offsets.BDay())
Out[240]:
DatetimeIndex(['2011-01-03', '2011-01-04', '2011-01-05', '2011-01-06',
'2011-01-07'],
dtype='datetime64[ns]', freq='B')
您可以组合使用日期和日内偏移量
In [241]: pd.date_range(start, periods=10, freq="2h20min")
Out[241]:
DatetimeIndex(['2011-01-01 00:00:00', '2011-01-01 02:20:00',
'2011-01-01 04:40:00', '2011-01-01 07:00:00',
'2011-01-01 09:20:00', '2011-01-01 11:40:00',
'2011-01-01 14:00:00', '2011-01-01 16:20:00',
'2011-01-01 18:40:00', '2011-01-01 21:00:00'],
dtype='datetime64[ns]', freq='140min')
In [242]: pd.date_range(start, periods=10, freq="1D10us")
Out[242]:
DatetimeIndex([ '2011-01-01 00:00:00', '2011-01-02 00:00:00.000010',
'2011-01-03 00:00:00.000020', '2011-01-04 00:00:00.000030',
'2011-01-05 00:00:00.000040', '2011-01-06 00:00:00.000050',
'2011-01-07 00:00:00.000060', '2011-01-08 00:00:00.000070',
'2011-01-09 00:00:00.000080', '2011-01-10 00:00:00.000090'],
dtype='datetime64[ns]', freq='86400000010us')
锚定偏移量#
对于某些频率，您可以指定锚定后缀
别名 |
描述 |
|---|---|
W-SUN |
每周频率（星期日）。与“W”相同 |
W-MON |
每周频率（星期一） |
W-TUE |
每周频率（星期二） |
W-WED |
每周频率（星期三） |
W-THU |
每周频率（星期四） |
W-FRI |
每周频率（星期五） |
W-SAT |
每周频率（星期六） |
(B)Q(E)(S)-DEC |
每季度频率，年度在 12 月结束。与“QE”相同 |
(B)Q(E)(S)-JAN |
每季度频率，年度在 1 月结束 |
(B)Q(E)(S)-FEB |
每季度频率，年度在 2 月结束 |
(B)Q(E)(S)-MAR |
每季度频率，年度在 3 月结束 |
(B)Q(E)(S)-APR |
每季度频率，年度在 4 月结束 |
(B)Q(E)(S)-MAY |
每季度频率，年度在 5 月结束 |
(B)Q(E)(S)-JUN |
每季度频率，年度在 6 月结束 |
(B)Q(E)(S)-JUL |
每季度频率，年度在 7 月结束 |
(B)Q(E)(S)-AUG |
每季度频率，年度在 8 月结束 |
(B)Q(E)(S)-SEP |
每季度频率，年度在 9 月结束 |
(B)Q(E)(S)-OCT |
每季度频率，年度在 10 月结束 |
(B)Q(E)(S)-NOV |
每季度频率，年度在 11 月结束 |
(B)Y(E)(S)-DEC |
每年频率，锚定在 12 月末。与“YE”相同 |
(B)Y(E)(S)-JAN |
每年频率，锚定在 1 月末 |
(B)Y(E)(S)-FEB |
每年频率，锚定在 2 月末 |
(B)Y(E)(S)-MAR |
每年频率，锚定在 3 月末 |
(B)Y(E)(S)-APR |
每年频率，锚定在 4 月末 |
(B)Y(E)(S)-MAY |
每年频率，锚定在 5 月末 |
(B)Y(E)(S)-JUN |
每年频率，锚定在 6 月末 |
(B)Y(E)(S)-JUL |
每年频率，锚定在 7 月末 |
(B)Y(E)(S)-AUG |
每年频率，锚定在 8 月末 |
(B)Y(E)(S)-SEP |
每年频率，锚定在 9 月末 |
(B)Y(E)(S)-OCT |
每年频率，锚定在 10 月末 |
(B)Y(E)(S)-NOV |
每年频率，锚定在 11 月末 |
这些可以用作 date_range、bdate_range、DatetimeIndex 的构造函数以及 pandas 中各种其他时间序列相关函数的参数。
锚定偏移量语义#
对于那些锚定在特定频率（MonthEnd、MonthBegin、WeekEnd 等）的开始或结束的偏移量，向前和向后滚动时适用以下规则。
当 n 不为 0 时，如果给定的日期不在锚定点上，它会捕捉到下一个（上一个）锚定点，然后额外向前或向后移动 |n|-1 步。
In [243]: pd.Timestamp("2014-01-02") + pd.offsets.MonthBegin(n=1)
Out[243]: Timestamp('2014-02-01 00:00:00')
In [244]: pd.Timestamp("2014-01-02") + pd.offsets.MonthEnd(n=1)
Out[244]: Timestamp('2014-01-31 00:00:00')
In [245]: pd.Timestamp("2014-01-02") - pd.offsets.MonthBegin(n=1)
Out[245]: Timestamp('2014-01-01 00:00:00')
In [246]: pd.Timestamp("2014-01-02") - pd.offsets.MonthEnd(n=1)
Out[246]: Timestamp('2013-12-31 00:00:00')
In [247]: pd.Timestamp("2014-01-02") + pd.offsets.MonthBegin(n=4)
Out[247]: Timestamp('2014-05-01 00:00:00')
In [248]: pd.Timestamp("2014-01-02") - pd.offsets.MonthBegin(n=4)
Out[248]: Timestamp('2013-10-01 00:00:00')
如果给定的日期 *正好在* 锚定点上，它会向前或向后移动 |n| 点。
In [249]: pd.Timestamp("2014-01-01") + pd.offsets.MonthBegin(n=1)
Out[249]: Timestamp('2014-02-01 00:00:00')
In [250]: pd.Timestamp("2014-01-31") + pd.offsets.MonthEnd(n=1)
Out[250]: Timestamp('2014-02-28 00:00:00')
In [251]: pd.Timestamp("2014-01-01") - pd.offsets.MonthBegin(n=1)
Out[251]: Timestamp('2013-12-01 00:00:00')
In [252]: pd.Timestamp("2014-01-31") - pd.offsets.MonthEnd(n=1)
Out[252]: Timestamp('2013-12-31 00:00:00')
In [253]: pd.Timestamp("2014-01-01") + pd.offsets.MonthBegin(n=4)
Out[253]: Timestamp('2014-05-01 00:00:00')
In [254]: pd.Timestamp("2014-01-31") - pd.offsets.MonthBegin(n=4)
Out[254]: Timestamp('2013-10-01 00:00:00')
当 n=0 时，如果日期在锚定点上则不移动，否则向前滚动到下一个锚定点。
In [255]: pd.Timestamp("2014-01-02") + pd.offsets.MonthBegin(n=0)
Out[255]: Timestamp('2014-02-01 00:00:00')
In [256]: pd.Timestamp("2014-01-02") + pd.offsets.MonthEnd(n=0)
Out[256]: Timestamp('2014-01-31 00:00:00')
In [257]: pd.Timestamp("2014-01-01") + pd.offsets.MonthBegin(n=0)
Out[257]: Timestamp('2014-01-01 00:00:00')
In [258]: pd.Timestamp("2014-01-31") + pd.offsets.MonthEnd(n=0)
Out[258]: Timestamp('2014-01-31 00:00:00')
假日 / 假日日历#
假日和日历提供了一种简单的方式来定义假日规则，以便与 CustomBusinessDay 一起使用或用于其他需要预定义假日集的分析。AbstractHolidayCalendar 类提供了返回假日列表所需的所有方法，只需在特定的假日日历类中定义 rules。此外，start_date 和 end_date 类属性决定了生成假日的日期范围。这些属性应在 AbstractHolidayCalendar 类上被覆盖，以便该范围适用于所有日历子类。USFederalHolidayCalendar 是唯一存在的日历，主要用作开发其他日历的示例。
对于固定日期的假日（例如美国阵亡将士纪念日或 7 月 4 日），如果假日落在周末或其他非工作日，则观察规则决定何时庆祝该假日。已定义的观察规则有
规则 |
描述 |
|---|---|
nearest_workday |
将周六移至周五，将周日移至周一 |
sunday_to_monday |
将周日移至下一个周一 |
next_monday_or_tuesday |
将周六移至周一，将周日/周一移至周二 |
previous_friday |
将周六和周日移至前一个周五” |
next_monday |
将周六和周日移至下一个周一 |
假日和假日日历的定义示例
In [259]: from pandas.tseries.holiday import (
.....: Holiday,
.....: USMemorialDay,
.....: AbstractHolidayCalendar,
.....: nearest_workday,
.....: MO,
.....: )
.....:
In [260]: class ExampleCalendar(AbstractHolidayCalendar):
.....: rules = [
.....: USMemorialDay,
.....: Holiday("July 4th", month=7, day=4, observance=nearest_workday),
.....: Holiday(
.....: "Columbus Day",
.....: month=10,
.....: day=1,
.....: offset=pd.DateOffset(weekday=MO(2)),
.....: ),
.....: ]
.....:
In [261]: cal = ExampleCalendar()
In [262]: cal.holidays(datetime.datetime(2012, 1, 1), datetime.datetime(2012, 12, 31))
Out[262]: DatetimeIndex(['2012-05-28', '2012-07-04', '2012-10-08'], dtype='datetime64[ns]', freq=None)
- 提示:
weekday=MO(2) 与 2 * Week(weekday=2) 相同
使用此日历，创建索引或执行偏移量算术运算会跳过周末和假日（即阵亡将士纪念日/7 月 4 日）。例如，下面使用 ExampleCalendar 定义了一个自定义工作日偏移量。与任何其他偏移量一样，它可用于创建 DatetimeIndex 或添加到 datetime 或 Timestamp 对象。
In [263]: pd.date_range(
.....: start="7/1/2012", end="7/10/2012", freq=pd.offsets.CDay(calendar=cal)
.....: ).to_pydatetime()
.....:
Out[263]:
array([datetime.datetime(2012, 7, 2, 0, 0),
datetime.datetime(2012, 7, 3, 0, 0),
datetime.datetime(2012, 7, 5, 0, 0),
datetime.datetime(2012, 7, 6, 0, 0),
datetime.datetime(2012, 7, 9, 0, 0),
datetime.datetime(2012, 7, 10, 0, 0)], dtype=object)
In [264]: offset = pd.offsets.CustomBusinessDay(calendar=cal)
In [265]: datetime.datetime(2012, 5, 25) + offset
Out[265]: Timestamp('2012-05-29 00:00:00')
In [266]: datetime.datetime(2012, 7, 3) + offset
Out[266]: Timestamp('2012-07-05 00:00:00')
In [267]: datetime.datetime(2012, 7, 3) + 2 * offset
Out[267]: Timestamp('2012-07-06 00:00:00')
In [268]: datetime.datetime(2012, 7, 6) + offset
Out[268]: Timestamp('2012-07-09 00:00:00')
日期范围由 AbstractHolidayCalendar 的 start_date 和 end_date 类属性定义。默认值如下所示。
In [269]: AbstractHolidayCalendar.start_date
Out[269]: Timestamp('1970-01-01 00:00:00')
In [270]: AbstractHolidayCalendar.end_date
Out[270]: Timestamp('2200-12-31 00:00:00')
通过将属性设置为 datetime/Timestamp/字符串，可以覆盖这些日期。
In [271]: AbstractHolidayCalendar.start_date = datetime.datetime(2012, 1, 1)
In [272]: AbstractHolidayCalendar.end_date = datetime.datetime(2012, 12, 31)
In [273]: cal.holidays()
Out[273]: DatetimeIndex(['2012-05-28', '2012-07-04', '2012-10-08'], dtype='datetime64[ns]', freq=None)
可以使用 get_calendar 函数按名称访问每个日历类，该函数返回一个假日类实例。任何导入的日历类都将通过此函数自动可用。HolidayCalendarFactory 还提供了一个简单的接口，用于创建日历的组合日历或具有附加规则的日历。
In [274]: from pandas.tseries.holiday import get_calendar, HolidayCalendarFactory, USLaborDay
In [275]: cal = get_calendar("ExampleCalendar")
In [276]: cal.rules
Out[276]:
[Holiday: Memorial Day (month=5, day=31, offset=<DateOffset: weekday=MO(-1)>),
Holiday: July 4th (month=7, day=4, observance=<function nearest_workday at 0x7fe8b0553c70>),
Holiday: Columbus Day (month=10, day=1, offset=<DateOffset: weekday=MO(+2)>)]
In [277]: new_cal = HolidayCalendarFactory("NewExampleCalendar", cal, USLaborDay)
In [278]: new_cal.rules
Out[278]:
[Holiday: Labor Day (month=9, day=1, offset=<DateOffset: weekday=MO(+1)>),
Holiday: Memorial Day (month=5, day=31, offset=<DateOffset: weekday=MO(-1)>),
Holiday: July 4th (month=7, day=4, observance=<function nearest_workday at 0x7fe8b0553c70>),
Holiday: Columbus Day (month=10, day=1, offset=<DateOffset: weekday=MO(+2)>)]
重采样#
pandas 提供了一个简单、强大且高效的功能，用于在频率转换期间执行重采样操作（例如，将秒级数据转换为 5 分钟级数据）。这在金融应用中极其常见，但不限于此。
resample() 是一个基于时间的 groupby，然后在每个分组上应用一个归约方法。请参阅一些 cookbook 示例 以了解一些高级策略。
resample() 方法可以直接从 DataFrameGroupBy 对象使用，请参阅 groupby 文档。
基础知识#
In [290]: rng = pd.date_range("1/1/2012", periods=100, freq="s")
In [291]: ts = pd.Series(np.random.randint(0, 500, len(rng)), index=rng)
In [292]: ts.resample("5Min").sum()
Out[292]:
2012-01-01 25103
Freq: 5min, dtype: int64
resample 函数非常灵活，允许你指定许多不同的参数来控制频率转换和重采样操作。
通过 GroupBy 可用的任何内置方法都可以作为返回对象的方法使用，包括 sum, mean, std, sem, max, min, median, first, last, ohlc
In [293]: ts.resample("5Min").mean()
Out[293]:
2012-01-01 251.03
Freq: 5min, dtype: float64
In [294]: ts.resample("5Min").ohlc()
Out[294]:
open high low close
2012-01-01 308 460 9 205
In [295]: ts.resample("5Min").max()
Out[295]:
2012-01-01 460
Freq: 5min, dtype: int64
对于向下采样，可以将 closed 设置为 'left' 或 'right' 以指定间隔的哪一端是闭合的。
In [296]: ts.resample("5Min", closed="right").mean()
Out[296]:
2011-12-31 23:55:00 308.000000
2012-01-01 00:00:00 250.454545
Freq: 5min, dtype: float64
In [297]: ts.resample("5Min", closed="left").mean()
Out[297]:
2012-01-01 251.03
Freq: 5min, dtype: float64
label 等参数用于操作结果标签。label 指定结果是用间隔的开始还是结束进行标记。
In [298]: ts.resample("5Min").mean() # by default label='left'
Out[298]:
2012-01-01 251.03
Freq: 5min, dtype: float64
In [299]: ts.resample("5Min", label="left").mean()
Out[299]:
2012-01-01 251.03
Freq: 5min, dtype: float64
警告
除了 'ME', 'YE', 'QE', 'BME', 'BYE', 'BQE' 和 'W' 之外，所有频率偏移的 label 和 closed 的默认值都是 '**left**'，这些频率的默认值都是 'right'。
这可能会无意中导致“向前看”，即稍后时间的值被拉回到之前的时间，如下面的使用 BusinessDay 频率的示例所示。
In [300]: s = pd.date_range("2000-01-01", "2000-01-05").to_series()
In [301]: s.iloc[2] = pd.NaT
In [302]: s.dt.day_name()
Out[302]:
2000-01-01 Saturday
2000-01-02 Sunday
2000-01-03 NaN
2000-01-04 Tuesday
2000-01-05 Wednesday
Freq: D, dtype: object
# default: label='left', closed='left'
In [303]: s.resample("B").last().dt.day_name()
Out[303]:
1999-12-31 Sunday
2000-01-03 NaN
2000-01-04 Tuesday
2000-01-05 Wednesday
Freq: B, dtype: object
注意星期日的值是如何被拉回到之前的星期五的。要获得星期日的值被推迟到星期一的行为，请改用
In [304]: s.resample("B", label="right", closed="right").last().dt.day_name()
Out[304]:
2000-01-03 Sunday
2000-01-04 Tuesday
2000-01-05 Wednesday
2000-01-06 NaN
Freq: B, dtype: object
axis 参数可以设置为 0 或 1，它允许你对 DataFrame 的指定轴进行重采样。
kind 可以设置为 'timestamp' 或 'period'，用于将结果索引转换为 timestamp 或 time span 表示，或从 timestamp 或 time span 表示转换。默认情况下，resample 保留输入表示。
重采样 period 数据时（详见下文），convention 可以设置为 'start' 或 'end'。它指定了低频率周期如何转换为高频率周期。
向上采样#
对于向上采样，你可以指定向上采样的方式以及使用 limit 参数对创建的间隙进行插值。
# from secondly to every 250 milliseconds
In [305]: ts[:2].resample("250ms").asfreq()
Out[305]:
2012-01-01 00:00:00.000 308.0
2012-01-01 00:00:00.250 NaN
2012-01-01 00:00:00.500 NaN
2012-01-01 00:00:00.750 NaN
2012-01-01 00:00:01.000 204.0
Freq: 250ms, dtype: float64
In [306]: ts[:2].resample("250ms").ffill()
Out[306]:
2012-01-01 00:00:00.000 308
2012-01-01 00:00:00.250 308
2012-01-01 00:00:00.500 308
2012-01-01 00:00:00.750 308
2012-01-01 00:00:01.000 204
Freq: 250ms, dtype: int64
In [307]: ts[:2].resample("250ms").ffill(limit=2)
Out[307]:
2012-01-01 00:00:00.000 308.0
2012-01-01 00:00:00.250 308.0
2012-01-01 00:00:00.500 308.0
2012-01-01 00:00:00.750 NaN
2012-01-01 00:00:01.000 204.0
Freq: 250ms, dtype: float64
稀疏重采样#
稀疏时间序列是指相对于你要重采样的时间跨度，你拥有的数据点非常少。对稀疏序列进行简单的向上采样可能会生成大量中间值。当你不想使用方法填充这些值时，例如 fill_method 为 None 时，中间值将被填充为 NaN。
由于 resample 是一个基于时间的 groupby，下面是一种仅对不全是 NaN 的分组进行高效重采样的方法。
In [308]: rng = pd.date_range("2014-1-1", periods=100, freq="D") + pd.Timedelta("1s")
In [309]: ts = pd.Series(range(100), index=rng)
如果我们想对序列的完整范围进行重采样
In [310]: ts.resample("3min").sum()
Out[310]:
2014-01-01 00:00:00 0
2014-01-01 00:03:00 0
2014-01-01 00:06:00 0
2014-01-01 00:09:00 0
2014-01-01 00:12:00 0
..
2014-04-09 23:48:00 0
2014-04-09 23:51:00 0
2014-04-09 23:54:00 0
2014-04-09 23:57:00 0
2014-04-10 00:00:00 99
Freq: 3min, Length: 47521, dtype: int64
我们可以转而仅对那些包含数据点的分组进行重采样，如下所示
In [311]: from functools import partial
In [312]: from pandas.tseries.frequencies import to_offset
In [313]: def round(t, freq):
.....: freq = to_offset(freq)
.....: td = pd.Timedelta(freq)
.....: return pd.Timestamp((t.value // td.value) * td.value)
.....:
In [314]: ts.groupby(partial(round, freq="3min")).sum()
Out[314]:
2014-01-01 0
2014-01-02 1
2014-01-03 2
2014-01-04 3
2014-01-05 4
..
2014-04-06 95
2014-04-07 96
2014-04-08 97
2014-04-09 98
2014-04-10 99
Length: 100, dtype: int64
聚合#
resample() 方法返回一个 pandas.api.typing.Resampler 实例。与 aggregating API、groupby API 和 window API 类似，Resampler 可以选择性地进行重采样。
对 DataFrame 进行重采样时，默认情况下会对所有列使用相同的函数。
In [315]: df = pd.DataFrame(
.....: np.random.randn(1000, 3),
.....: index=pd.date_range("1/1/2012", freq="s", periods=1000),
.....: columns=["A", "B", "C"],
.....: )
.....:
In [316]: r = df.resample("3min")
In [317]: r.mean()
Out[317]:
A B C
2012-01-01 00:00:00 -0.033823 -0.121514 -0.081447
2012-01-01 00:03:00 0.056909 0.146731 -0.024320
2012-01-01 00:06:00 -0.058837 0.047046 -0.052021
2012-01-01 00:09:00 0.063123 -0.026158 -0.066533
2012-01-01 00:12:00 0.186340 -0.003144 0.074752
2012-01-01 00:15:00 -0.085954 -0.016287 -0.050046
我们可以使用标准的 getitem 选择一个或多个特定的列。
In [318]: r["A"].mean()
Out[318]:
2012-01-01 00:00:00 -0.033823
2012-01-01 00:03:00 0.056909
2012-01-01 00:06:00 -0.058837
2012-01-01 00:09:00 0.063123
2012-01-01 00:12:00 0.186340
2012-01-01 00:15:00 -0.085954
Freq: 3min, Name: A, dtype: float64
In [319]: r[["A", "B"]].mean()
Out[319]:
A B
2012-01-01 00:00:00 -0.033823 -0.121514
2012-01-01 00:03:00 0.056909 0.146731
2012-01-01 00:06:00 -0.058837 0.047046
2012-01-01 00:09:00 0.063123 -0.026158
2012-01-01 00:12:00 0.186340 -0.003144
2012-01-01 00:15:00 -0.085954 -0.016287
你可以传递函数列表或字典进行聚合，输出一个 DataFrame。
In [320]: r["A"].agg(["sum", "mean", "std"])
Out[320]:
sum mean std
2012-01-01 00:00:00 -6.088060 -0.033823 1.043263
2012-01-01 00:03:00 10.243678 0.056909 1.058534
2012-01-01 00:06:00 -10.590584 -0.058837 0.949264
2012-01-01 00:09:00 11.362228 0.063123 1.028096
2012-01-01 00:12:00 33.541257 0.186340 0.884586
2012-01-01 00:15:00 -8.595393 -0.085954 1.035476
对重采样的 DataFrame，你可以传递函数列表应用到每一列，这将生成具有层次化索引的聚合结果。
In [321]: r.agg(["sum", "mean"])
Out[321]:
A ... C
sum mean ... sum mean
2012-01-01 00:00:00 -6.088060 -0.033823 ... -14.660515 -0.081447
2012-01-01 00:03:00 10.243678 0.056909 ... -4.377642 -0.024320
2012-01-01 00:06:00 -10.590584 -0.058837 ... -9.363825 -0.052021
2012-01-01 00:09:00 11.362228 0.063123 ... -11.975895 -0.066533
2012-01-01 00:12:00 33.541257 0.186340 ... 13.455299 0.074752
2012-01-01 00:15:00 -8.595393 -0.085954 ... -5.004580 -0.050046
[6 rows x 6 columns]
通过向 aggregate 传递一个字典，你可以对 DataFrame 的列应用不同的聚合。
In [322]: r.agg({"A": "sum", "B": lambda x: np.std(x, ddof=1)})
Out[322]:
A B
2012-01-01 00:00:00 -6.088060 1.001294
2012-01-01 00:03:00 10.243678 1.074597
2012-01-01 00:06:00 -10.590584 0.987309
2012-01-01 00:09:00 11.362228 0.944953
2012-01-01 00:12:00 33.541257 1.095025
2012-01-01 00:15:00 -8.595393 1.035312
函数名称也可以是字符串。要使字符串有效，它必须在重采样对象上实现。
In [323]: r.agg({"A": "sum", "B": "std"})
Out[323]:
A B
2012-01-01 00:00:00 -6.088060 1.001294
2012-01-01 00:03:00 10.243678 1.074597
2012-01-01 00:06:00 -10.590584 0.987309
2012-01-01 00:09:00 11.362228 0.944953
2012-01-01 00:12:00 33.541257 1.095025
2012-01-01 00:15:00 -8.595393 1.035312
此外，你还可以分别为每一列指定多个聚合函数。
In [324]: r.agg({"A": ["sum", "std"], "B": ["mean", "std"]})
Out[324]:
A B
sum std mean std
2012-01-01 00:00:00 -6.088060 1.043263 -0.121514 1.001294
2012-01-01 00:03:00 10.243678 1.058534 0.146731 1.074597
2012-01-01 00:06:00 -10.590584 0.949264 0.047046 0.987309
2012-01-01 00:09:00 11.362228 1.028096 -0.026158 0.944953
2012-01-01 00:12:00 33.541257 0.884586 -0.003144 1.095025
2012-01-01 00:15:00 -8.595393 1.035476 -0.016287 1.035312
如果 DataFrame 没有类似 datetime 的索引，但你希望基于 frame 中的类似 datetime 的列进行重采样，则可以将其传递给 on 关键字。
In [325]: df = pd.DataFrame(
.....: {"date": pd.date_range("2015-01-01", freq="W", periods=5), "a": np.arange(5)},
.....: index=pd.MultiIndex.from_arrays(
.....: [[1, 2, 3, 4, 5], pd.date_range("2015-01-01", freq="W", periods=5)],
.....: names=["v", "d"],
.....: ),
.....: )
.....:
In [326]: df
Out[326]:
date a
v d
1 2015-01-04 2015-01-04 0
2 2015-01-11 2015-01-11 1
3 2015-01-18 2015-01-18 2
4 2015-01-25 2015-01-25 3
5 2015-02-01 2015-02-01 4
In [327]: df.resample("ME", on="date")[["a"]].sum()
Out[327]:
a
date
2015-01-31 6
2015-02-28 4
同样，如果你想通过 MultiIndex 中类似 datetime 的层级进行重采样，可以将其名称或位置传递给 level 关键字。
In [328]: df.resample("ME", level="d")[["a"]].sum()
Out[328]:
a
d
2015-01-31 6
2015-02-28 4
迭代分组#
有了 Resampler 对象，迭代分组数据就非常自然，其功能类似于 itertools.groupby()。
In [329]: small = pd.Series(
.....: range(6),
.....: index=pd.to_datetime(
.....: [
.....: "2017-01-01T00:00:00",
.....: "2017-01-01T00:30:00",
.....: "2017-01-01T00:31:00",
.....: "2017-01-01T01:00:00",
.....: "2017-01-01T03:00:00",
.....: "2017-01-01T03:05:00",
.....: ]
.....: ),
.....: )
.....:
In [330]: resampled = small.resample("h")
In [331]: for name, group in resampled:
.....: print("Group: ", name)
.....: print("-" * 27)
.....: print(group, end="\n\n")
.....:
Group: 2017-01-01 00:00:00
---------------------------
2017-01-01 00:00:00 0
2017-01-01 00:30:00 1
2017-01-01 00:31:00 2
dtype: int64
Group: 2017-01-01 01:00:00
---------------------------
2017-01-01 01:00:00 3
dtype: int64
Group: 2017-01-01 02:00:00
---------------------------
Series([], dtype: int64)
Group: 2017-01-01 03:00:00
---------------------------
2017-01-01 03:00:00 4
2017-01-01 03:05:00 5
dtype: int64
更多信息请参见 迭代分组 或 Resampler.__iter__。
使用 origin 或 offset 调整分箱的开始#
分组的分箱根据时间序列起始点的当天的开始进行调整。这对于一天倍数的频率（例如 30D）或能整除一天的频率（例如 90s 或 1min）工作良好。这可能会与某些不符合此标准的频率产生不一致。要改变此行为，你可以使用参数 origin 指定一个固定的 Timestamp。
例如
In [332]: start, end = "2000-10-01 23:30:00", "2000-10-02 00:30:00"
In [333]: middle = "2000-10-02 00:00:00"
In [334]: rng = pd.date_range(start, end, freq="7min")
In [335]: ts = pd.Series(np.arange(len(rng)) * 3, index=rng)
In [336]: ts
Out[336]:
2000-10-01 23:30:00 0
2000-10-01 23:37:00 3
2000-10-01 23:44:00 6
2000-10-01 23:51:00 9
2000-10-01 23:58:00 12
2000-10-02 00:05:00 15
2000-10-02 00:12:00 18
2000-10-02 00:19:00 21
2000-10-02 00:26:00 24
Freq: 7min, dtype: int64
这里我们可以看到，当使用默认值 (`'start_day'`) 的 origin 时，'2000-10-02 00:00:00' 之后的结果会因时间序列的起始点而不同。
In [337]: ts.resample("17min", origin="start_day").sum()
Out[337]:
2000-10-01 23:14:00 0
2000-10-01 23:31:00 9
2000-10-01 23:48:00 21
2000-10-02 00:05:00 54
2000-10-02 00:22:00 24
Freq: 17min, dtype: int64
In [338]: ts[middle:end].resample("17min", origin="start_day").sum()
Out[338]:
2000-10-02 00:00:00 33
2000-10-02 00:17:00 45
Freq: 17min, dtype: int64
这里我们可以看到，当将 origin 设置为 `'epoch'` 时，'2000-10-02 00:00:00' 之后的结果会因时间序列的起始点而相同。
In [339]: ts.resample("17min", origin="epoch").sum()
Out[339]:
2000-10-01 23:18:00 0
2000-10-01 23:35:00 18
2000-10-01 23:52:00 27
2000-10-02 00:09:00 39
2000-10-02 00:26:00 24
Freq: 17min, dtype: int64
In [340]: ts[middle:end].resample("17min", origin="epoch").sum()
Out[340]:
2000-10-01 23:52:00 15
2000-10-02 00:09:00 39
2000-10-02 00:26:00 24
Freq: 17min, dtype: int64
如果需要，你可以为 origin 使用一个自定义的时间戳。
In [341]: ts.resample("17min", origin="2001-01-01").sum()
Out[341]:
2000-10-01 23:30:00 9
2000-10-01 23:47:00 21
2000-10-02 00:04:00 54
2000-10-02 00:21:00 24
Freq: 17min, dtype: int64
In [342]: ts[middle:end].resample("17min", origin=pd.Timestamp("2001-01-01")).sum()
Out[342]:
2000-10-02 00:04:00 54
2000-10-02 00:21:00 24
Freq: 17min, dtype: int64
如果需要，你只需使用一个 offset Timedelta 来调整分箱，该 Timedelta 将添加到默认的 origin 中。这两个示例对于这个时间序列是等效的。
In [343]: ts.resample("17min", origin="start").sum()
Out[343]:
2000-10-01 23:30:00 9
2000-10-01 23:47:00 21
2000-10-02 00:04:00 54
2000-10-02 00:21:00 24
Freq: 17min, dtype: int64
In [344]: ts.resample("17min", offset="23h30min").sum()
Out[344]:
2000-10-01 23:30:00 9
2000-10-01 23:47:00 21
2000-10-02 00:04:00 54
2000-10-02 00:21:00 24
Freq: 17min, dtype: int64
注意在最后一个示例中 origin 使用了 `'start'`。在这种情况下，origin 将被设置为时间序列的第一个值。
向后重采样#
在 1.3.0 版本中新增。
有时，我们不是调整分箱的开始，而是需要固定分箱的结束，以使用给定的 freq 进行向后重采样。向后重采样默认将 closed 设置为 `'right'`，因为最后一个值应被视为最后一个分箱的边缘点。
我们可以将 origin 设置为 `'end'`。特定 Timestamp 索引对应的值表示从当前 Timestamp 减去 freq 到当前 Timestamp（右闭合）的重采样结果。
In [345]: ts.resample('17min', origin='end').sum()
Out[345]:
2000-10-01 23:35:00 0
2000-10-01 23:52:00 18
2000-10-02 00:09:00 27
2000-10-02 00:26:00 63
Freq: 17min, dtype: int64
此外，与 `'start_day'` 选项不同，`end_day` 受到支持。这将把 origin 设置为最大 Timestamp 的向上取整午夜时间。
In [346]: ts.resample('17min', origin='end_day').sum()
Out[346]:
2000-10-01 23:38:00 3
2000-10-01 23:55:00 15
2000-10-02 00:12:00 45
2000-10-02 00:29:00 45
Freq: 17min, dtype: int64
上述结果使用 '2000-10-02 00:29:00' 作为最后一个分箱的右边缘，因为进行了以下计算。
In [347]: ceil_mid = rng.max().ceil('D')
In [348]: freq = pd.offsets.Minute(17)
In [349]: bin_res = ceil_mid - freq * ((ceil_mid - rng.max()) // freq)
In [350]: bin_res
Out[350]: Timestamp('2000-10-02 00:29:00')
时间跨度表示#
pandas 中，规律的时间间隔由 Period 对象表示，而 Period 对象的序列则收集在 PeriodIndex 中，可以使用便捷函数 period_range 创建。
Period#
Period 代表一段时间跨度（例如，一天、一个月、一个季度等）。你可以使用 freq 关键字指定跨度，使用如下的频率别名。由于 freq 代表 Period 的跨度，它不能像“-3D”那样为负。
In [351]: pd.Period("2012", freq="Y-DEC")
Out[351]: Period('2012', 'Y-DEC')
In [352]: pd.Period("2012-1-1", freq="D")
Out[352]: Period('2012-01-01', 'D')
In [353]: pd.Period("2012-1-1 19:00", freq="h")
Out[353]: Period('2012-01-01 19:00', 'h')
In [354]: pd.Period("2012-1-1 19:00", freq="5h")
Out[354]: Period('2012-01-01 19:00', '5h')
对 period 加上或减去整数会按照 period 自身的频率移动 period。不同 freq (跨度) 的 Period 之间不允许进行算术运算。
In [355]: p = pd.Period("2012", freq="Y-DEC")
In [356]: p + 1
Out[356]: Period('2013', 'Y-DEC')
In [357]: p - 3
Out[357]: Period('2009', 'Y-DEC')
In [358]: p = pd.Period("2012-01", freq="2M")
In [359]: p + 2
Out[359]: Period('2012-05', '2M')
In [360]: p - 1
Out[360]: Period('2011-11', '2M')
In [361]: p == pd.Period("2012-01", freq="3M")
Out[361]: False
如果 Period 的频率是天或更高频率（D, h, min, s, ms, us 和 ns），如果结果可以具有相同的频率，则可以添加 offsets 和类似 timedelta 的对象。否则，将引发 ValueError。
In [362]: p = pd.Period("2014-07-01 09:00", freq="h")
In [363]: p + pd.offsets.Hour(2)
Out[363]: Period('2014-07-01 11:00', 'h')
In [364]: p + datetime.timedelta(minutes=120)
Out[364]: Period('2014-07-01 11:00', 'h')
In [365]: p + np.timedelta64(7200, "s")
Out[365]: Period('2014-07-01 11:00', 'h')
In [366]: p + pd.offsets.Minute(5)
---------------------------------------------------------------------------
ValueError Traceback (most recent call last)
File period.pyx:1824, in pandas._libs.tslibs.period._Period._add_timedeltalike_scalar()
File timedeltas.pyx:278, in pandas._libs.tslibs.timedeltas.delta_to_nanoseconds()
File np_datetime.pyx:661, in pandas._libs.tslibs.np_datetime.convert_reso()
ValueError: Cannot losslessly convert units
The above exception was the direct cause of the following exception:
IncompatibleFrequency Traceback (most recent call last)
Cell In[366], line 1
----> 1 p + pd.offsets.Minute(5)
File period.pyx:1845, in pandas._libs.tslibs.period._Period.__add__()
File period.pyx:1826, in pandas._libs.tslibs.period._Period._add_timedeltalike_scalar()
IncompatibleFrequency: Input cannot be converted to Period(freq=h)
如果 Period 具有其他频率，则只能添加相同的 offsets。否则，将引发 ValueError。
In [367]: p = pd.Period("2014-07", freq="M")
In [368]: p + pd.offsets.MonthEnd(3)
Out[368]: Period('2014-10', 'M')
In [369]: p + pd.offsets.MonthBegin(3)
---------------------------------------------------------------------------
IncompatibleFrequency Traceback (most recent call last)
Cell In[369], line 1
----> 1 p + pd.offsets.MonthBegin(3)
File period.pyx:1847, in pandas._libs.tslibs.period._Period.__add__()
File period.pyx:1837, in pandas._libs.tslibs.period._Period._add_offset()
File period.pyx:1732, in pandas._libs.tslibs.period.PeriodMixin._require_matching_freq()
IncompatibleFrequency: Input has different freq=3M from Period(freq=M)
计算具有相同频率的 Period 实例之间的差值将返回它们之间的频率单位数量。
In [370]: pd.Period("2012", freq="Y-DEC") - pd.Period("2002", freq="Y-DEC")
Out[370]: <10 * YearEnds: month=12>
PeriodIndex 和 period_range#
规律的 Period 对象序列可以收集在 PeriodIndex 中，可以使用 period_range 便利函数进行构建。
In [371]: prng = pd.period_range("1/1/2011", "1/1/2012", freq="M")
In [372]: prng
Out[372]:
PeriodIndex(['2011-01', '2011-02', '2011-03', '2011-04', '2011-05', '2011-06',
'2011-07', '2011-08', '2011-09', '2011-10', '2011-11', '2011-12',
'2012-01'],
dtype='period[M]')
也可以直接使用 PeriodIndex 构造函数。
In [373]: pd.PeriodIndex(["2011-1", "2011-2", "2011-3"], freq="M")
Out[373]: PeriodIndex(['2011-01', '2011-02', '2011-03'], dtype='period[M]')
传递乘数频率会输出一个具有倍数跨度的 Period 序列。
In [374]: pd.period_range(start="2014-01", freq="3M", periods=4)
Out[374]: PeriodIndex(['2014-01', '2014-04', '2014-07', '2014-10'], dtype='period[3M]')
如果 start 或 end 是 Period 对象，它们将被用作 PeriodIndex 的锚定端点，其频率与 PeriodIndex 构造函数的频率匹配。
In [375]: pd.period_range(
.....: start=pd.Period("2017Q1", freq="Q"), end=pd.Period("2017Q2", freq="Q"), freq="M"
.....: )
.....:
Out[375]: PeriodIndex(['2017-03', '2017-04', '2017-05', '2017-06'], dtype='period[M]')
就像 DatetimeIndex 一样，PeriodIndex 也可以用于索引 pandas 对象。
In [376]: ps = pd.Series(np.random.randn(len(prng)), prng)
In [377]: ps
Out[377]:
2011-01 -2.916901
2011-02 0.514474
2011-03 1.346470
2011-04 0.816397
2011-05 2.258648
2011-06 0.494789
2011-07 0.301239
2011-08 0.464776
2011-09 -1.393581
2011-10 0.056780
2011-11 0.197035
2011-12 2.261385
2012-01 -0.329583
Freq: M, dtype: float64
PeriodIndex 支持与 Period 相同的加法和减法规则。
In [378]: idx = pd.period_range("2014-07-01 09:00", periods=5, freq="h")
In [379]: idx
Out[379]:
PeriodIndex(['2014-07-01 09:00', '2014-07-01 10:00', '2014-07-01 11:00',
'2014-07-01 12:00', '2014-07-01 13:00'],
dtype='period[h]')
In [380]: idx + pd.offsets.Hour(2)
Out[380]:
PeriodIndex(['2014-07-01 11:00', '2014-07-01 12:00', '2014-07-01 13:00',
'2014-07-01 14:00', '2014-07-01 15:00'],
dtype='period[h]')
In [381]: idx = pd.period_range("2014-07", periods=5, freq="M")
In [382]: idx
Out[382]: PeriodIndex(['2014-07', '2014-08', '2014-09', '2014-10', '2014-11'], dtype='period[M]')
In [383]: idx + pd.offsets.MonthEnd(3)
Out[383]: PeriodIndex(['2014-10', '2014-11', '2014-12', '2015-01', '2015-02'], dtype='period[M]')
PeriodIndex 有其自己的名为 period 的 dtype，请参见 Period Dtypes。
Period Dtypes#
PeriodIndex 有一个自定义的 period dtype。这是一个 pandas 扩展 dtype，类似于 时区感知 dtype (datetime64[ns, tz])。
period dtype 保存 freq 属性，并使用 period[freq] 表示，例如 period[D] 或 period[M]，使用 频率字符串。
In [384]: pi = pd.period_range("2016-01-01", periods=3, freq="M")
In [385]: pi
Out[385]: PeriodIndex(['2016-01', '2016-02', '2016-03'], dtype='period[M]')
In [386]: pi.dtype
Out[386]: period[M]
period dtype 可以在 .astype(...) 中使用。它允许像 .asfreq() 一样改变 PeriodIndex 的 freq，以及像 to_period() 一样将 DatetimeIndex 转换为 PeriodIndex。
# change monthly freq to daily freq
In [387]: pi.astype("period[D]")
Out[387]: PeriodIndex(['2016-01-31', '2016-02-29', '2016-03-31'], dtype='period[D]')
# convert to DatetimeIndex
In [388]: pi.astype("datetime64[ns]")
Out[388]: DatetimeIndex(['2016-01-01', '2016-02-01', '2016-03-01'], dtype='datetime64[ns]', freq='MS')
# convert to PeriodIndex
In [389]: dti = pd.date_range("2011-01-01", freq="ME", periods=3)
In [390]: dti
Out[390]: DatetimeIndex(['2011-01-31', '2011-02-28', '2011-03-31'], dtype='datetime64[ns]', freq='ME')
In [391]: dti.astype("period[M]")
Out[391]: PeriodIndex(['2011-01', '2011-02', '2011-03'], dtype='period[M]')
PeriodIndex 部分字符串索引#
PeriodIndex 现在支持对非单调索引进行部分字符串切片。
你可以将日期和字符串传递给带有 PeriodIndex 的 Series 和 DataFrame，方式与 DatetimeIndex 相同。有关详细信息，请参阅 DatetimeIndex 部分字符串索引。
In [392]: ps["2011-01"]
Out[392]: -2.9169013294054507
In [393]: ps[datetime.datetime(2011, 12, 25):]
Out[393]:
2011-12 2.261385
2012-01 -0.329583
Freq: M, dtype: float64
In [394]: ps["10/31/2011":"12/31/2011"]
Out[394]:
2011-10 0.056780
2011-11 0.197035
2011-12 2.261385
Freq: M, dtype: float64
传递一个代表比 PeriodIndex 更低频率的字符串会返回部分切片数据。
In [395]: ps["2011"]
Out[395]:
2011-01 -2.916901
2011-02 0.514474
2011-03 1.346470
2011-04 0.816397
2011-05 2.258648
2011-06 0.494789
2011-07 0.301239
2011-08 0.464776
2011-09 -1.393581
2011-10 0.056780
2011-11 0.197035
2011-12 2.261385
Freq: M, dtype: float64
In [396]: dfp = pd.DataFrame(
.....: np.random.randn(600, 1),
.....: columns=["A"],
.....: index=pd.period_range("2013-01-01 9:00", periods=600, freq="min"),
.....: )
.....:
In [397]: dfp
Out[397]:
A
2013-01-01 09:00 -0.538468
2013-01-01 09:01 -1.365819
2013-01-01 09:02 -0.969051
2013-01-01 09:03 -0.331152
2013-01-01 09:04 -0.245334
... ...
2013-01-01 18:55 0.522460
2013-01-01 18:56 0.118710
2013-01-01 18:57 0.167517
2013-01-01 18:58 0.922883
2013-01-01 18:59 1.721104
[600 rows x 1 columns]
In [398]: dfp.loc["2013-01-01 10h"]
Out[398]:
A
2013-01-01 10:00 -0.308975
2013-01-01 10:01 0.542520
2013-01-01 10:02 1.061068
2013-01-01 10:03 0.754005
2013-01-01 10:04 0.352933
... ...
2013-01-01 10:55 -0.865621
2013-01-01 10:56 -1.167818
2013-01-01 10:57 -2.081748
2013-01-01 10:58 -0.527146
2013-01-01 10:59 0.802298
[60 rows x 1 columns]
与 DatetimeIndex 一样，端点将包含在结果中。下面的例子切片了从 10:00 到 11:59 的数据。
In [399]: dfp["2013-01-01 10h":"2013-01-01 11h"]
Out[399]:
A
2013-01-01 10:00 -0.308975
2013-01-01 10:01 0.542520
2013-01-01 10:02 1.061068
2013-01-01 10:03 0.754005
2013-01-01 10:04 0.352933
... ...
2013-01-01 11:55 -0.590204
2013-01-01 11:56 1.539990
2013-01-01 11:57 -1.224826
2013-01-01 11:58 0.578798
2013-01-01 11:59 -0.685496
[120 rows x 1 columns]
使用 PeriodIndex 进行频率转换和重采样#
Period 和 PeriodIndex 的频率可以通过 asfreq 方法进行转换。让我们从结束于 12 月的 2011 财年开始。
In [400]: p = pd.Period("2011", freq="Y-DEC")
In [401]: p
Out[401]: Period('2011', 'Y-DEC')
我们可以将其转换为月度频率。使用 how 参数，我们可以指定是返回起始月份还是结束月份。
In [402]: p.asfreq("M", how="start")
Out[402]: Period('2011-01', 'M')
In [403]: p.asfreq("M", how="end")
Out[403]: Period('2011-12', 'M')
为了方便起见，提供了缩写 's' 和 'e'。
In [404]: p.asfreq("M", "s")
Out[404]: Period('2011-01', 'M')
In [405]: p.asfreq("M", "e")
Out[405]: Period('2011-12', 'M')
转换为“超周期”（例如，年度频率是季度频率的超周期）会自动返回包含输入 period 的超周期。
In [406]: p = pd.Period("2011-12", freq="M")
In [407]: p.asfreq("Y-NOV")
Out[407]: Period('2012', 'Y-NOV')
注意，由于我们转换为以 11 月结束的年度频率，2011 年 12 月的月度 period 实际上属于 2012 Y-NOV period。
带有锚定频率的 Period 转换对于处理经济学、商业及其他领域常见的各种季度数据特别有用。许多组织根据其财年开始和结束的月份来定义季度。因此，2011 年第一季度可能开始于 2010 年或 2011 年的几个月后。通过锚定频率，pandas 支持所有季度频率，从 Q-JAN 到 Q-DEC。
Q-DEC 定义常规日历季度。
In [408]: p = pd.Period("2012Q1", freq="Q-DEC")
In [409]: p.asfreq("D", "s")
Out[409]: Period('2012-01-01', 'D')
In [410]: p.asfreq("D", "e")
Out[410]: Period('2012-03-31', 'D')
Q-MAR 定义财年结束于 3 月。
In [411]: p = pd.Period("2011Q4", freq="Q-MAR")
In [412]: p.asfreq("D", "s")
Out[412]: Period('2011-01-01', 'D')
In [413]: p.asfreq("D", "e")
Out[413]: Period('2011-03-31', 'D')
表示之间的转换#
带时间戳的数据可以使用 to_period 转换为 PeriodIndex-ed 数据，反之则使用 to_timestamp。
In [414]: rng = pd.date_range("1/1/2012", periods=5, freq="ME")
In [415]: ts = pd.Series(np.random.randn(len(rng)), index=rng)
In [416]: ts
Out[416]:
2012-01-31 1.931253
2012-02-29 -0.184594
2012-03-31 0.249656
2012-04-30 -0.978151
2012-05-31 -0.873389
Freq: ME, dtype: float64
In [417]: ps = ts.to_period()
In [418]: ps
Out[418]:
2012-01 1.931253
2012-02 -0.184594
2012-03 0.249656
2012-04 -0.978151
2012-05 -0.873389
Freq: M, dtype: float64
In [419]: ps.to_timestamp()
Out[419]:
2012-01-01 1.931253
2012-02-01 -0.184594
2012-03-01 0.249656
2012-04-01 -0.978151
2012-05-01 -0.873389
Freq: MS, dtype: float64
记住可以使用 's' 和 'e' 返回 period 开始或结束时的时间戳。
In [420]: ps.to_timestamp("D", how="s")
Out[420]:
2012-01-01 1.931253
2012-02-01 -0.184594
2012-03-01 0.249656
2012-04-01 -0.978151
2012-05-01 -0.873389
Freq: MS, dtype: float64
在 period 和 timestamp 之间进行转换可以使用一些方便的算术函数。在下面的示例中，我们将一个财年结束于 11 月的季度频率转换为季度结束后的次月月末上午 9 点。
In [421]: prng = pd.period_range("1990Q1", "2000Q4", freq="Q-NOV")
In [422]: ts = pd.Series(np.random.randn(len(prng)), prng)
In [423]: ts.index = (prng.asfreq("M", "e") + 1).asfreq("h", "s") + 9
In [424]: ts.head()
Out[424]:
1990-03-01 09:00 -0.109291
1990-06-01 09:00 -0.637235
1990-09-01 09:00 -1.735925
1990-12-01 09:00 2.096946
1991-03-01 09:00 -1.039926
Freq: h, dtype: float64
表示超出边界的时间跨度#
如果你的数据超出了 Timestamp 的范围，请参见 Timestamp limitations，则可以使用 PeriodIndex 和/或由 Period 组成的 Series 进行计算。
In [425]: span = pd.period_range("1215-01-01", "1381-01-01", freq="D")
In [426]: span
Out[426]:
PeriodIndex(['1215-01-01', '1215-01-02', '1215-01-03', '1215-01-04',
'1215-01-05', '1215-01-06', '1215-01-07', '1215-01-08',
'1215-01-09', '1215-01-10',
...
'1380-12-23', '1380-12-24', '1380-12-25', '1380-12-26',
'1380-12-27', '1380-12-28', '1380-12-29', '1380-12-30',
'1380-12-31', '1381-01-01'],
dtype='period[D]', length=60632)
从基于 int64 的 YYYYMMDD 表示进行转换。
In [427]: s = pd.Series([20121231, 20141130, 99991231])
In [428]: s
Out[428]:
0 20121231
1 20141130
2 99991231
dtype: int64
In [429]: def conv(x):
.....: return pd.Period(year=x // 10000, month=x // 100 % 100, day=x % 100, freq="D")
.....:
In [430]: s.apply(conv)
Out[430]:
0 2012-12-31
1 2014-11-30
2 9999-12-31
dtype: period[D]
In [431]: s.apply(conv)[2]
Out[431]: Period('9999-12-31', 'D')
这些可以轻松转换为 PeriodIndex。
In [432]: span = pd.PeriodIndex(s.apply(conv))
In [433]: span
Out[433]: PeriodIndex(['2012-12-31', '2014-11-30', '9999-12-31'], dtype='period[D]')
时区处理#
pandas 使用 pytz 和 dateutil 库或标准库中的 datetime.timezone 对象，为处理不同时区的 timestamp 提供了丰富的支持。
使用时区#
默认情况下，pandas 对象是时区无感知的。
In [434]: rng = pd.date_range("3/6/2012 00:00", periods=15, freq="D")
In [435]: rng.tz is None
Out[435]: True
要将这些日期本地化到特定时区（为无感知日期分配特定时区），可以使用 tz_localize 方法或 date_range()、Timestamp 或 DatetimeIndex 中的 tz 关键字参数。你可以传递 pytz 或 dateutil 时区对象，或者 Olson 时区数据库字符串。Olson 时区字符串默认返回 pytz 时区对象。要返回 dateutil 时区对象，请在字符串前加上 dateutil/。
在
pytz中，你可以使用from pytz import common_timezones, all_timezones找到常见（和不太常见）时区的列表。dateutil使用操作系统时区，因此没有固定的可用列表。对于常见时区，名称与pytz相同。
In [436]: import dateutil
# pytz
In [437]: rng_pytz = pd.date_range("3/6/2012 00:00", periods=3, freq="D", tz="Europe/London")
In [438]: rng_pytz.tz
Out[438]: <DstTzInfo 'Europe/London' LMT-1 day, 23:59:00 STD>
# dateutil
In [439]: rng_dateutil = pd.date_range("3/6/2012 00:00", periods=3, freq="D")
In [440]: rng_dateutil = rng_dateutil.tz_localize("dateutil/Europe/London")
In [441]: rng_dateutil.tz
Out[441]: tzfile('/usr/share/zoneinfo/Europe/London')
# dateutil - utc special case
In [442]: rng_utc = pd.date_range(
.....: "3/6/2012 00:00",
.....: periods=3,
.....: freq="D",
.....: tz=dateutil.tz.tzutc(),
.....: )
.....:
In [443]: rng_utc.tz
Out[443]: tzutc()
# datetime.timezone
In [444]: rng_utc = pd.date_range(
.....: "3/6/2012 00:00",
.....: periods=3,
.....: freq="D",
.....: tz=datetime.timezone.utc,
.....: )
.....:
In [445]: rng_utc.tz
Out[445]: datetime.timezone.utc
注意，UTC 时区在 dateutil 中是一个特殊情况，应该显式构造为 dateutil.tz.tzutc 的实例。你也可以先显式构造其他时区对象。
In [446]: import pytz
# pytz
In [447]: tz_pytz = pytz.timezone("Europe/London")
In [448]: rng_pytz = pd.date_range("3/6/2012 00:00", periods=3, freq="D")
In [449]: rng_pytz = rng_pytz.tz_localize(tz_pytz)
In [450]: rng_pytz.tz == tz_pytz
Out[450]: True
# dateutil
In [451]: tz_dateutil = dateutil.tz.gettz("Europe/London")
In [452]: rng_dateutil = pd.date_range("3/6/2012 00:00", periods=3, freq="D", tz=tz_dateutil)
In [453]: rng_dateutil.tz == tz_dateutil
Out[453]: True
要将一个时区感知的 pandas 对象从一个时区转换为另一个时区，可以使用 tz_convert 方法。
In [454]: rng_pytz.tz_convert("US/Eastern")
Out[454]:
DatetimeIndex(['2012-03-05 19:00:00-05:00', '2012-03-06 19:00:00-05:00',
'2012-03-07 19:00:00-05:00'],
dtype='datetime64[ns, US/Eastern]', freq=None)
注意
使用 pytz 时区时，对于相同的时区输入，DatetimeIndex 将构造一个与 Timestamp 不同的时区对象。一个 DatetimeIndex 可以包含可能具有不同 UTC 偏移量的 Timestamp 对象集合，无法用一个 pytz 时区实例简洁地表示，而一个 Timestamp 代表一个具有特定 UTC 偏移量的时间点。
In [455]: dti = pd.date_range("2019-01-01", periods=3, freq="D", tz="US/Pacific")
In [456]: dti.tz
Out[456]: <DstTzInfo 'US/Pacific' LMT-1 day, 16:07:00 STD>
In [457]: ts = pd.Timestamp("2019-01-01", tz="US/Pacific")
In [458]: ts.tz
Out[458]: <DstTzInfo 'US/Pacific' PST-1 day, 16:00:00 STD>
警告
注意库之间的转换。对于某些时区，pytz 和 dateutil 对时区的定义不同。这对于不常见的时区来说问题更大，而不是对于像 US/Eastern 这样的“标准”时区。
警告
请注意，不同版本的时区库中的时区定义可能不被视为相等。这可能会在使用一个版本本地化存储数据，然后使用另一个不同版本对数据进行操作时导致问题。有关如何处理这种情况，请参阅此处。
警告
对于 pytz 时区，将时区对象直接传递到 datetime.datetime 构造函数是错误的（例如，datetime.datetime(2011, 1, 1, tzinfo=pytz.timezone('US/Eastern'))）。相反，需要使用 pytz 时区对象上的 localize 方法来本地化 datetime。
警告
请注意，对于未来的时间，任何时区库都无法保证时区之间（以及与 UTC 之间）的正确转换，因为时区相对于 UTC 的偏移量可能会被相关政府更改。
警告
如果您使用的日期超出 2038-01-18，由于底层库目前存在由 2038 年问题导致的缺陷，日光节约时间 (DST) 对时区感知日期的调整将不会生效。如果底层库得到修复，DST 过渡将生效。
例如，对于两个属于英国夏令时（因此通常为 GMT+1）的日期，以下断言都评估为 True：
In [459]: d_2037 = "2037-03-31T010101"
In [460]: d_2038 = "2038-03-31T010101"
In [461]: DST = "Europe/London"
In [462]: assert pd.Timestamp(d_2037, tz=DST) != pd.Timestamp(d_2037, tz="GMT")
In [463]: assert pd.Timestamp(d_2038, tz=DST) == pd.Timestamp(d_2038, tz="GMT")
在底层，所有时间戳都以 UTC 格式存储。来自时区感知 DatetimeIndex 或 Timestamp 的值将其字段（日、小时、分钟等）本地化到相应的时区。然而，具有相同 UTC 值的时间戳即使位于不同时区，仍被视为相等。
In [464]: rng_eastern = rng_utc.tz_convert("US/Eastern")
In [465]: rng_berlin = rng_utc.tz_convert("Europe/Berlin")
In [466]: rng_eastern[2]
Out[466]: Timestamp('2012-03-07 19:00:00-0500', tz='US/Eastern')
In [467]: rng_berlin[2]
Out[467]: Timestamp('2012-03-08 01:00:00+0100', tz='Europe/Berlin')
In [468]: rng_eastern[2] == rng_berlin[2]
Out[468]: True
在不同时区中的 Series 之间进行操作将产生 UTC Series，数据将基于 UTC 时间戳对齐。
In [469]: ts_utc = pd.Series(range(3), pd.date_range("20130101", periods=3, tz="UTC"))
In [470]: eastern = ts_utc.tz_convert("US/Eastern")
In [471]: berlin = ts_utc.tz_convert("Europe/Berlin")
In [472]: result = eastern + berlin
In [473]: result
Out[473]:
2013-01-01 00:00:00+00:00 0
2013-01-02 00:00:00+00:00 2
2013-01-03 00:00:00+00:00 4
Freq: D, dtype: int64
In [474]: result.index
Out[474]:
DatetimeIndex(['2013-01-01 00:00:00+00:00', '2013-01-02 00:00:00+00:00',
'2013-01-03 00:00:00+00:00'],
dtype='datetime64[ns, UTC]', freq='D')
要删除时区信息，请使用 tz_localize(None) 或 tz_convert(None)。tz_localize(None) 将删除时区并产生本地时间表示。tz_convert(None) 将在转换为 UTC 时间后删除时区。
In [475]: didx = pd.date_range(start="2014-08-01 09:00", freq="h", periods=3, tz="US/Eastern")
In [476]: didx
Out[476]:
DatetimeIndex(['2014-08-01 09:00:00-04:00', '2014-08-01 10:00:00-04:00',
'2014-08-01 11:00:00-04:00'],
dtype='datetime64[ns, US/Eastern]', freq='h')
In [477]: didx.tz_localize(None)
Out[477]:
DatetimeIndex(['2014-08-01 09:00:00', '2014-08-01 10:00:00',
'2014-08-01 11:00:00'],
dtype='datetime64[ns]', freq=None)
In [478]: didx.tz_convert(None)
Out[478]:
DatetimeIndex(['2014-08-01 13:00:00', '2014-08-01 14:00:00',
'2014-08-01 15:00:00'],
dtype='datetime64[ns]', freq='h')
# tz_convert(None) is identical to tz_convert('UTC').tz_localize(None)
In [479]: didx.tz_convert("UTC").tz_localize(None)
Out[479]:
DatetimeIndex(['2014-08-01 13:00:00', '2014-08-01 14:00:00',
'2014-08-01 15:00:00'],
dtype='datetime64[ns]', freq=None)
Fold#
对于有歧义的时间，pandas 支持明确指定仅限关键字的 fold 参数。由于夏令时，当从夏季切换到冬季时，一个挂钟时间可能会出现两次；fold 描述了 datetime-like 对象是对应于挂钟第一次 (0) 还是第二次 (1) 达到有歧义时间。Fold 仅支持从朴素 (naive) 的 datetime.datetime 构造（详情请参阅 datetime 文档），或从 Timestamp 构造，或从组件构造（见下文）。仅支持 dateutil 时区（有关处理有歧义 datetime 的 dateutil 方法，请参阅 dateutil 文档），因为 pytz 时区不支持 fold（有关 pytz 如何处理有歧义 datetime 的详细信息，请参阅 pytz 文档）。要使用 pytz 本地化有歧义的 datetime，请使用 Timestamp.tz_localize()。总的来说，如果您需要直接控制如何处理有歧义的 datetime，我们建议在本地化时依赖 Timestamp.tz_localize()。
In [480]: pd.Timestamp(
.....: datetime.datetime(2019, 10, 27, 1, 30, 0, 0),
.....: tz="dateutil/Europe/London",
.....: fold=0,
.....: )
.....:
Out[480]: Timestamp('2019-10-27 01:30:00+0100', tz='dateutil//usr/share/zoneinfo/Europe/London')
In [481]: pd.Timestamp(
.....: year=2019,
.....: month=10,
.....: day=27,
.....: hour=1,
.....: minute=30,
.....: tz="dateutil/Europe/London",
.....: fold=1,
.....: )
.....:
Out[481]: Timestamp('2019-10-27 01:30:00+0000', tz='dateutil//usr/share/zoneinfo/Europe/London')
本地化时的有歧义时间#
tz_localize 可能无法确定时间戳的 UTC 偏移量，因为本地时区的夏令时 (DST) 导致某些时间一天内出现两次（“时钟回拨”）。以下选项可用：
'raise'：抛出pytz.AmbiguousTimeError（默认行为）'infer'：尝试根据时间戳的单调性确定正确的偏移量'NaT'：将有歧义的时间替换为NaTbool：True表示 DST 时间，False表示非 DST 时间。对于时间序列，支持布尔值数组。
In [482]: rng_hourly = pd.DatetimeIndex(
.....: ["11/06/2011 00:00", "11/06/2011 01:00", "11/06/2011 01:00", "11/06/2011 02:00"]
.....: )
.....:
这将会失败，因为存在有歧义的时间（'11/06/2011 01:00'）。
In [483]: rng_hourly.tz_localize('US/Eastern')
---------------------------------------------------------------------------
AmbiguousTimeError Traceback (most recent call last)
Cell In[483], line 1
----> 1 rng_hourly.tz_localize('US/Eastern')
File ~/work/pandas/pandas/pandas/core/indexes/datetimes.py:293, in DatetimeIndex.tz_localize(self, tz, ambiguous, nonexistent)
286 @doc(DatetimeArray.tz_localize)
287 def tz_localize(
288 self,
(...)
291 nonexistent: TimeNonexistent = "raise",
292 ) -> Self:
--> 293 arr = self._data.tz_localize(tz, ambiguous, nonexistent)
294 return type(self)._simple_new(arr, name=self.name)
File ~/work/pandas/pandas/pandas/core/arrays/_mixins.py:81, in ravel_compat.<locals>.method(self, *args, **kwargs)
78 @wraps(meth)
79 def method(self, *args, **kwargs):
80 if self.ndim == 1:
---> 81 return meth(self, *args, **kwargs)
83 flags = self._ndarray.flags
84 flat = self.ravel("K")
File ~/work/pandas/pandas/pandas/core/arrays/datetimes.py:1088, in DatetimeArray.tz_localize(self, tz, ambiguous, nonexistent)
1085 tz = timezones.maybe_get_tz(tz)
1086 # Convert to UTC
-> 1088 new_dates = tzconversion.tz_localize_to_utc(
1089 self.asi8,
1090 tz,
1091 ambiguous=ambiguous,
1092 nonexistent=nonexistent,
1093 creso=self._creso,
1094 )
1095 new_dates_dt64 = new_dates.view(f"M8[{self.unit}]")
1096 dtype = tz_to_dtype(tz, unit=self.unit)
File tzconversion.pyx:371, in pandas._libs.tslibs.tzconversion.tz_localize_to_utc()
AmbiguousTimeError: Cannot infer dst time from 2011-11-06 01:00:00, try using the 'ambiguous' argument
通过指定以下选项来处理这些有歧义的时间。
In [484]: rng_hourly.tz_localize("US/Eastern", ambiguous="infer")
Out[484]:
DatetimeIndex(['2011-11-06 00:00:00-04:00', '2011-11-06 01:00:00-04:00',
'2011-11-06 01:00:00-05:00', '2011-11-06 02:00:00-05:00'],
dtype='datetime64[ns, US/Eastern]', freq=None)
In [485]: rng_hourly.tz_localize("US/Eastern", ambiguous="NaT")
Out[485]:
DatetimeIndex(['2011-11-06 00:00:00-04:00', 'NaT', 'NaT',
'2011-11-06 02:00:00-05:00'],
dtype='datetime64[ns, US/Eastern]', freq=None)
In [486]: rng_hourly.tz_localize("US/Eastern", ambiguous=[True, True, False, False])
Out[486]:
DatetimeIndex(['2011-11-06 00:00:00-04:00', '2011-11-06 01:00:00-04:00',
'2011-11-06 01:00:00-05:00', '2011-11-06 02:00:00-05:00'],
dtype='datetime64[ns, US/Eastern]', freq=None)
本地化时不存在的时间#
夏令时 (DST) 过渡也可能将本地时间提前 1 小时，从而产生不存在的本地时间（“时钟向前拨”）。通过 nonexistent 参数可以控制本地化具有不存在时间的时间序列的行为。以下选项可用：
'raise'：抛出pytz.NonExistentTimeError（默认行为）'NaT'：将不存在的时间替换为NaT'shift_forward'：将不存在的时间向前移动到最接近的真实时间'shift_backward'：将不存在的时间向后移动到最接近的真实时间timedelta 对象：按 timedelta 持续时间移动不存在的时间
In [487]: dti = pd.date_range(start="2015-03-29 02:30:00", periods=3, freq="h")
# 2:30 is a nonexistent time
默认情况下，本地化不存在的时间会引发错误。
In [488]: dti.tz_localize('Europe/Warsaw')
---------------------------------------------------------------------------
NonExistentTimeError Traceback (most recent call last)
Cell In[488], line 1
----> 1 dti.tz_localize('Europe/Warsaw')
File ~/work/pandas/pandas/pandas/core/indexes/datetimes.py:293, in DatetimeIndex.tz_localize(self, tz, ambiguous, nonexistent)
286 @doc(DatetimeArray.tz_localize)
287 def tz_localize(
288 self,
(...)
291 nonexistent: TimeNonexistent = "raise",
292 ) -> Self:
--> 293 arr = self._data.tz_localize(tz, ambiguous, nonexistent)
294 return type(self)._simple_new(arr, name=self.name)
File ~/work/pandas/pandas/pandas/core/arrays/_mixins.py:81, in ravel_compat.<locals>.method(self, *args, **kwargs)
78 @wraps(meth)
79 def method(self, *args, **kwargs):
80 if self.ndim == 1:
---> 81 return meth(self, *args, **kwargs)
83 flags = self._ndarray.flags
84 flat = self.ravel("K")
File ~/work/pandas/pandas/pandas/core/arrays/datetimes.py:1088, in DatetimeArray.tz_localize(self, tz, ambiguous, nonexistent)
1085 tz = timezones.maybe_get_tz(tz)
1086 # Convert to UTC
-> 1088 new_dates = tzconversion.tz_localize_to_utc(
1089 self.asi8,
1090 tz,
1091 ambiguous=ambiguous,
1092 nonexistent=nonexistent,
1093 creso=self._creso,
1094 )
1095 new_dates_dt64 = new_dates.view(f"M8[{self.unit}]")
1096 dtype = tz_to_dtype(tz, unit=self.unit)
File tzconversion.pyx:431, in pandas._libs.tslibs.tzconversion.tz_localize_to_utc()
NonExistentTimeError: 2015-03-29 02:30:00
将不存在的时间转换为 NaT 或移动时间。
In [489]: dti
Out[489]:
DatetimeIndex(['2015-03-29 02:30:00', '2015-03-29 03:30:00',
'2015-03-29 04:30:00'],
dtype='datetime64[ns]', freq='h')
In [490]: dti.tz_localize("Europe/Warsaw", nonexistent="shift_forward")
Out[490]:
DatetimeIndex(['2015-03-29 03:00:00+02:00', '2015-03-29 03:30:00+02:00',
'2015-03-29 04:30:00+02:00'],
dtype='datetime64[ns, Europe/Warsaw]', freq=None)
In [491]: dti.tz_localize("Europe/Warsaw", nonexistent="shift_backward")
Out[491]:
DatetimeIndex(['2015-03-29 01:59:59.999999999+01:00',
'2015-03-29 03:30:00+02:00',
'2015-03-29 04:30:00+02:00'],
dtype='datetime64[ns, Europe/Warsaw]', freq=None)
In [492]: dti.tz_localize("Europe/Warsaw", nonexistent=pd.Timedelta(1, unit="h"))
Out[492]:
DatetimeIndex(['2015-03-29 03:30:00+02:00', '2015-03-29 03:30:00+02:00',
'2015-03-29 04:30:00+02:00'],
dtype='datetime64[ns, Europe/Warsaw]', freq=None)
In [493]: dti.tz_localize("Europe/Warsaw", nonexistent="NaT")
Out[493]:
DatetimeIndex(['NaT', '2015-03-29 03:30:00+02:00',
'2015-03-29 04:30:00+02:00'],
dtype='datetime64[ns, Europe/Warsaw]', freq=None)
时区 Series 操作#
具有时区朴素值（naive values）的 Series 表示为 dtype datetime64[ns]。
In [494]: s_naive = pd.Series(pd.date_range("20130101", periods=3))
In [495]: s_naive
Out[495]:
0 2013-01-01
1 2013-01-02
2 2013-01-03
dtype: datetime64[ns]
具有时区感知值（aware values）的 Series 表示为 dtype datetime64[ns, tz]，其中 tz 是时区。
In [496]: s_aware = pd.Series(pd.date_range("20130101", periods=3, tz="US/Eastern"))
In [497]: s_aware
Out[497]:
0 2013-01-01 00:00:00-05:00
1 2013-01-02 00:00:00-05:00
2 2013-01-03 00:00:00-05:00
dtype: datetime64[ns, US/Eastern]
这两种 Series 的时区信息都可以通过 .dt 访问器进行操作，请参阅dt 访问器部分。
例如，将朴素时间戳本地化并转换为时区感知。
In [498]: s_naive.dt.tz_localize("UTC").dt.tz_convert("US/Eastern")
Out[498]:
0 2012-12-31 19:00:00-05:00
1 2013-01-01 19:00:00-05:00
2 2013-01-02 19:00:00-05:00
dtype: datetime64[ns, US/Eastern]
时区信息也可以使用 astype 方法进行操作。此方法可以在不同的时区感知 dtype 之间进行转换。
# convert to a new time zone
In [499]: s_aware.astype("datetime64[ns, CET]")
Out[499]:
0 2013-01-01 06:00:00+01:00
1 2013-01-02 06:00:00+01:00
2 2013-01-03 06:00:00+01:00
dtype: datetime64[ns, CET]
注意
对 Series 使用 Series.to_numpy() 返回数据的 NumPy 数组。NumPy 目前不支持时区（尽管它以本地时区进行*打印*！），因此对于时区感知数据，返回的是 Timestamps 的对象数组。
In [500]: s_naive.to_numpy()
Out[500]:
array(['2013-01-01T00:00:00.000000000', '2013-01-02T00:00:00.000000000',
'2013-01-03T00:00:00.000000000'], dtype='datetime64[ns]')
In [501]: s_aware.to_numpy()
Out[501]:
array([Timestamp('2013-01-01 00:00:00-0500', tz='US/Eastern'),
Timestamp('2013-01-02 00:00:00-0500', tz='US/Eastern'),
Timestamp('2013-01-03 00:00:00-0500', tz='US/Eastern')],
dtype=object)
通过转换为 Timestamps 的对象数组，可以保留时区信息。例如，当转换回 Series 时：
In [502]: pd.Series(s_aware.to_numpy())
Out[502]:
0 2013-01-01 00:00:00-05:00
1 2013-01-02 00:00:00-05:00
2 2013-01-03 00:00:00-05:00
dtype: datetime64[ns, US/Eastern]
然而，如果您想要一个实际的 NumPy datetime64[ns] 数组（值已转换为 UTC），而不是对象数组，您可以指定 dtype 参数。
In [503]: s_aware.to_numpy(dtype="datetime64[ns]")
Out[503]:
array(['2013-01-01T05:00:00.000000000', '2013-01-02T05:00:00.000000000',
'2013-01-03T05:00:00.000000000'], dtype='datetime64[ns]')