Python 3 datetime.fromtimestamp 失败 1 微秒

Question

我想将具有微秒分辨率的日期时间保存为时间戳。但似乎 Python 3 日期时间模块在加载它们时损失了一微秒。为了测试这一点，让我们创建一个脚本：

test_datetime.py：

from random import randint
from datetime import datetime

now = datetime.now()

for n in range(1000):
    d = datetime(year=now.year, month=now.month, day=now.day,
            hour=now.hour, minute=now.minute, second=now.second,
            microsecond=randint(0,999999))

    ts = d.timestamp()
    d2 = datetime.fromtimestamp(ts)

    assert d == d2, 'failed in pass {}: {} != {}'.format(n, d, d2)

python3 test_datetime.py 总是失败一微秒：

Traceback (most recent call last):
  File "test_datetime.py", line 14, in <module>
    assert d == d2, 'failed in pass {}: {} != {}'.format(n, d, d2)
AssertionError: failed in pass 4: 2014-07-02 11:51:46.984716 != 2014-07-02 11:51:46.984715

这种行为可以接受吗？如果我们想要微秒级分辨率，我们不应该依赖 datetime.fromtimestamp 吗？

Answer 1

时间戳值是浮点值。浮点值是近似值，因此会产生舍入误差。

例如，1404313854.442585 的浮点值并不精确。真的是：

>>> dt = datetime(2014, 7, 2, 16, 10, 54, 442585)
>>> dt.timestamp()
1404313854.442585
>>> format(dt.timestamp(), '.20f')
'1404313854.44258499145507812500'

这非常接近 442585，但并不完全。它略低于 442585，因此当您取仅小数部分时，将其乘以 100 万，然后仅取整数部分，0.991455078125 余数将被忽略，最终得到与 442584。

因此，当您将浮点值转换回datetime 对象时，1 微秒的舍入误差是正常的。

如果你需要精确，不要依赖float；也许将微秒值存储为单独的整数，然后使用dt.fromtimestamp(seconds).replace(microsecond=microseconds)。

在这种情况下，您可能会发现 rejection notice 到 PEP-410 (Use decimal.Decimal type for timestamps) 很有启发性。 PEP 谈到了时间戳表示为浮点数的精度问题。

Answer 2

时间戳是一个 POSIX 时间，它本质上被概念化为自任意“纪元”以来的整数秒数。 datetime.fromtimestamp() 返回“与 POSIX 时间戳对应的本地日期和时间，例如由 time.time() 返回”，其 documentation 告诉我们“返回[s] 自纪元以来的时间（以秒为单位）作为浮点数。请注意，尽管时间始终以浮点数形式返回，但并非所有系统都提供比 1 秒更好的精度。"

当中间数据类型实际上不能保证亚秒级的精度时，期望通过时间戳的转换来保留六位小数的精度似乎有点不合理。浮点数无法准确表示所有十进制值。

编辑：以下代码在程序运行时测试对于任意日期时间哪些微秒值无效。

from datetime import datetime
baset = datetime.now()

dodgy = []
for i in range(1000000):
    d = baset.replace(microsecond=i)
    ts = d.timestamp()
    if d != datetime.fromtimestamp(ts):
        dodgy.append(i)
print(len(dodgy))

我得到了 499,968 次“狡猾”的时间，但我还没有检查过它们。