R 中的日期和时间处理

在本教程中，您将学习如何在 R 中处理**日期和时间**。在日常生活中，日期和时间似乎很简单，但在编程语言的概念中则有点复杂。但 R 通过不同的选项使其变得更简单，可以使用 **as.Date、as.POSIXct、as.POSIXlt、转换规范**等来单独处理日期，或同时处理日期和时间。它还介绍了使用 `make_date()`、`make_datetime()` 等创建日期和时间。

我们还将介绍 **lubridate** 包的用法。 **lubridate** 包是 R 中处理日期和时间数据的包之一。

安装 lubridate 包

Lubridate 包使 R 编程语言中处理最令人沮丧的日期和时间数据变得更加容易。此函数对夏令时、闰日、时区等具有鲁棒性。

我们已经讨论了 R 包的安装，如需了解更多，请查看我们的教程 R 包安装。在 RStudio 的包下检查 lubridate 包，如果已安装，请使用 `library(lubridate)` 函数将其加载到您的程序中。如果 lubridate 包未安装，请按照我们 R 包安装教程中提到的任何一种方式安装它，以下载并使用该包。

# The easiest way to get lubridate is to install the whole tidyverse:
install.packages("tidyverse")

# Alternatively, install just lubridate:
install.packages("lubridate")

# Or the the development version from GitHub:
# install.packages("devtools")
devtools::install_github("tidyverse/lubridate")

如何获取当前日期和时间？

我们使用 lubridate 包函数来处理日期和时间，在开始学习之前，请将 RStudio 准备好以处理日期和时间，加载 lubridate 包。

我们将一步一步学习。让我们开始加载 lubridate 包。

#Load lubridate package
library(lubridate)

要获取当前日期，可以使用来自不同可用 R 包的两个函数。基础 R 支持使用 `Sys.Date()` 函数检索日期。lubridate R 包使用 `today()` 函数来获得与 `Sys.Date()` 函数相同的输出。两者都提供当前日期“2022-03-27”，其格式为年/月/日。

检索当前日期和时间的方法和输出是

# to get current date
Sys.Date()           #{base}
today()              #{lubridate}

执行后的输出

> Sys.Date()
[1] "2022-03-27"
> today()
[1] "2022-03-27"

lubridate 和基础 R 包支持用户通过以下两个函数获取当前时间：

# to get current time
Sys.time()
now()

运行代码后的输出是

> Sys.time()
[1] "2022-03-27 07:38:04 IST"
> now()
[1] "2022-03-27 07:38:04 IST"

输出中还提到了时区 IST（印度标准时间）。R 遵循 ISO 标准来指定和表示数据和时间。从输出中可以清楚地看出，因为日期部分后面跟着时间部分。

如何检查时间是上午还是下午？

`am()` 和 `pm()` 是 lubridate 包函数，用于检查日期时间是上午还是下午？它根据 x 是上午还是下午返回逻辑值 TRUE 或 FALSE。

am(x)
pm(x)

其中 x 是指定 R 日期时间对象的参数。

让我们看一个例子，

#to get time in a.m or p.m
am(Sys.time())
pm(Sys.time())

函数 `Sys.time()` 提供当前时间，并形成传递给 am() 或 pm() 函数的参数（在语法中表示为 x）。该函数获取当前时间并检查时间是在中午之前还是下午。代码执行后的输出是

> am(Sys.time())
[1] TRUE
> pm(Sys.time())
[1] FALSE

我们的示例的 `Sys.time()` 是“2022-03-27 08:24:51 IST”，所以 `am(x)` 函数返回逻辑 **True**。当使用 `pm(x)` 检查相同时间时，它返回逻辑 **FALSE**，因为时间与下午时段不匹配，即不是 pm。

我们还可以使用 lubricate 包的 `ymd()` 来检查 am(x) 或 pm(x)。这些函数解析日期并识别分隔符，将存储在字符中的日期转换为日期对象。让我们看一个例子

x <- ymd("2022-03-27")
am(x)
pm(x)

由于时间相同，代码返回与上面相同的输出。

> x <- ymd("2022-03-27")
> am(x)
[1] TRUE
> pm(x)
[1] FALSE

RStudio 中我们讨论过的代码的截图

如何检查闰年？

lubridate 包提供了一个 `leap_year(x)` 函数来检查**年份是否为闰年**？它接受两种类型的参数，参数 x 可以是**年份**或 `Sys.Date()` 函数，以确定给定的年份或当前年份是否为闰年。

leap_year(x)

其中参数 x 是一个日期时间对象或年份。

让我们做一个实际的例子

#To check a leap year or not?
leap_year(2022)      #{lubridate package}
leap_year(Sys.Date())

运行代码后的输出是

> leap_year(2022)   #{lubridate package}
[1] FALSE
> leap_year(Sys.Date())
[1] FALSE

考虑另一个具有稍微不同日期表示方式的例子。这里一个变量 x 被赋值为日期转换函数 as.Date()。

x <- as.Date("2009-08-02")
leap_year(x) # FALSE
leap_year(2009) # FALSE
leap_year(2008) # TRUE
leap_year(1900) # FALSE
leap_year(2000) # TRUE

截图显示了我们在讨论中是如何学习 `leap_year()` 代码的。

日期和时间在 R 中如何存储？

日期在内部存储为自 1970-01-01 起的天数，属于日期类。日期和时间使用 POSIXct 或 POSIXlt 类表示。时间在内部存储为自 1970-01-01 起的秒数。

如何理解 R 中的日期和时间类？

内置的 R 函数具有不同的类。lubridate 包的 `Sys.Date()`、R 基础包的 `now()` 用于表示日期，它们属于不同的类。例如

class(Sys.Date())
[1] "Date"
> class(now())
[1] "POSIXct" "POSIXt"

在此部分，您将了解三个不同的类

1. 日期 (Date)
2. POSIXct
3. POSIXlt

日期类 – `as.Date()` 用于日期

在 R 中，所有日期在内部都存储为天数。当我们存储某个日期时，R 会在内部将该日期存储为某种数字表示。 **为什么 R 将日期存储为数字？**

在 R 中，日期表示为自 1970-01-01 起的天数，用于 R 中的日期和时间。您可以在 RStudio 中使用 **lubridate::origin** 查看它。R 将当前日期存储为自 1970-01-01 起的天数。

让我们做一个实际的例子，找出当前日期“2022-03-27”以天数表示，即自 1970-01-01 起的 19078 天。

#date
lubridate::origin
Sys.Date()
unclass(Sys.Date())

运行这些代码后的输出是

lubridate::origin
[1] "1970-01-01 UTC"
> Sys.Date()
[1] "2022-03-27"
> unclass(Sys.Date())
[1] 19078

R 基础包中的 `as.Date()` 函数用于将存储为字符类的日期转换为日期类对象。不存储有关日期信息。

Todays_date = as.Date("2022-03-27")
> print(Todays_date)
[1] "2022-03-27"

当您尝试使用 `class()` 确定 `Todays_date` 属于哪个类时，它会返回 **Date**。

class(Todays_date)
[1] "Date"

考虑下面的代码和结果输出。您可以看到日期表示存储在变量 `date` 中，作为字符字符串（“2022-03-27”）。它是一个日期，但系统仅将其识别为字符串。`class()` 返回字符作为输出。因此，要将给定的数据存储为日期格式，我们应该使用 `as.Date()`，然后才能将字符串转换为日期类以内部存储为日期。

date = "2022-03-27"
> print(date)
[1] "2022-03-27"
> class(date)
[1] "character"

示例

数字 19078 与日期和时间原点一起返回该特定日期。

as.Date( 19078,origin= "1970-01-01 ")
[1] "2022-03-27"

日期和时间的 POSIX 类

R 提供了两个相似的 POSIX 类 **POSIXct 和 POSIXlt 来操作日期和时间**。

POSIXct – `as.POSIXct`

POSIX 是 **portable operating system interface** 的缩写，ct 是 **calendar time** 的缩写。**它是一个标准系列**，用于指定与不同操作系统保持兼容性。我们从之前的讨论中知道 `now()` 属于 **POSIXct** 类。此类包含日期和时间组件。`as.POSIXct()` 存储日期和时间组件。语法如下，其中日期和时间参数包含在括号内。

#POSIXct
as.POSIXct("2022-03-27 08:24:51 ")

产生的输出是

[1] "2022-03-27 08:24:51 IST"

POSIXlt – `as.POSXlt`

POSIXlt 类以列表格式存储日期和时间信息（例如，秒、分、小时、月份中的第几天、月份、年份、年份中的第几天数等）。**POSIXlt** 看起来与 **POSIXct 格式**相似。

as.POSIXlt("2022-03-27 08:24:51 ")
[1] "2022-03-27 08:24:51 IST"

> #convert character data into POSIXlt date and time
> A=as.POSIXlt("2022-03-27 08:24:51 ")
> unclass(A)
$sec
[1] 51

$min
[1] 24

$hour
[1] 8

$mday
[1] 27

$mon
[1] 2

$year
[1] 122


$wday
[1] 0

$yday
[1] 85

$isdst
[1] 0

$zone
[1] "IST"

$gmtoff
[1] NA

POSIXct 和 POSIXlt 之间有什么区别？

如何在 R 中提取日期和时间组件？

您可以使用 R 中提供的特殊内置函数提取 YEAR、MONTH、DAY、HOUR、MINUTES、SECONDS、WEEK 等日期和时间组件。请看下表，了解如何提取年份、月份和星期函数及其相应的描述。

让我们做一些实际的例子来展示它的工作原理。首先创建一个日期和时间对象。让它存储在一个名为 **DT** 的变量中，该变量使用 lubridate 包的另一个函数 `ymd_hms()` 构建。

>DT = ymd_hms("2022-03-27 08:24:51")
> DT
[1] "2022-03-27 08:24:51 UTC"
>

让我们看表，找到从同一个 DATE 对象（创建为 DT）中提取不同部分的语法。

现在让我们看看如何从日期和时间中提取与日期相关的组件。请看下表，了解一些函数及其描述，后面是示例。DT 是我们在前面的示例中创建的日期对象 "2022-03-27 08:24:51 UTC"

以类似的方式，使用内置函数 `hours`、`minutes` 和 `seconds` 可以从 Date 对象中提取。同样，下表有助于更清晰地理解查找或提取小时、分钟和秒的不同函数。

如何创建日期和时间？

要创建日期，您可以使用 `make_date()` 函数，并且要创建日期和时间，可以使用内置函数 `make_datetime()`。

用于创建**日期**和**日期和时间**的语法如下：

make date(year = 1970L, m day = 1L)  #To make  date only 
or
make_datetime(                                 #To make both date and time
  year = 1970L,   m
  day = 1L,
  hour = 0L,
  min = 0L,
  sec = 0,
  tz = "UTC"
)

其中参数

• **year** 数值年份
• **month** 数值月份
• **day** 数值日期
• **hour** 数值小时
• **min** 数值分钟
• **sec** 数值秒
• **tz** 时区。默认为 UTC。

为这两个函数考虑一个简单的例子

R 中的日期和时间格式

日期可以表示为不同的格式，如 **“March 03, 22”、“3rd march 2022”、“Mar 3rd, 2022”、“03.03.22”** 等。转换规范可以与百分号（后跟一个字母，可以是大小写字母）的引入一起使用。在本节中，我们将学习一些最重要的格式。

我们使用转换规范来指定日期的格式。我们使用 `as.Date()` 函数，在参数的第一个位置使用代表所需格式类型的字符串，然后是 format 参数，它代表转换规范。

让我们做一个简单的例子，`as.Date()` 接收需要存储为日期对象类的字符串 **"22/03/27"**，并将其转换为 `format` 参数中指定的格式，即 **format = "%y/%m/%d"**。

#date and time formats in R
#"27/03/22"
as.Date("22/03/27",format ="%y/%m/%d" )

它会创建一个输出

[1] "2022-03-27"

请看下表，其中显示了用于不同日期和时间组件的转换规范。

下面的程序包含一组不同的格式规范。使用 `as.Date()`、`as.POSIXct()`。尝试亲自进行每个程序，以更好地理解不同的格式。

#date and time formats in R
#"26/03/22"
as.Date("22/03/26",format ="%y/%m/%d" )

#2022-march-26
as.Date("2022-march-26",format="%Y-%b-%d")


#adding time component
#"26/03/22" 06:06:02
as.POSIXct("22/03/26  06:06:02 ",format ="%y/%m/%d   %H:%M:%S" )

#adding time component with time zone
#"26/03/22" 06:06:02
as.POSIXct("22/03/26  06:06:02 ",format ="%y/%m/%d  %H:%M:%S",tz="UTC")

这些不同转换规范的输出很容易理解。

> as.Date("22/03/27",format ="%y/%m/%d" )
[1] "2022-03-27"
> as.Date("2022-march-26",format="%Y-%b-%d")
[1] "2022-03-26"
> as.POSIXct("22/03/26  06:06:02 ",format ="%y/%m/%d   %H:%M:%S" )
[1] "2022-03-26 06:06:02 IST"
> as.POSIXct("22/03/26  06:06:02 ",format ="%y/%m/%d  %H:%M:%S",tz="UTC")
[1] "2022-03-26 06:06:02 UTC"