Python 实现日期计算与日历格式化输出

目录

一、引言

二、需求分析

三、实现思路

四、代码实现

五、代码分析

六、测试与验证

七、总结与展望

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         在日常的编程中，我们经常会遇到与日期相关的问题，比如计算两个日期之间的天数差、确定某个特定日期是星期几以及格式化输出日历等。本文将详细介绍如何使用 Python 实现这些功能，并通过一个完整的示例代码进行演示。

一、引言

        日期在我们的生活中无处不在，无论是在项目管理、日程安排还是历史研究等领域，都需要对日期进行准确的计算和处理。Python 作为一种强大的编程语言，提供了丰富的工具和库来处理日期和时间相关的任务。在本文中，我们将使用 Python 的基本语法和逻辑来实现对日期的计算和日历的格式化输出。

二、需求分析

我们的目标是实现以下功能：

1. 判断给定的年份是否为闰年。
2. 根据给定的年份和月份，计算该月份的天数。
3. 计算给定年份和月份距离 1900 年 1 月 1 日的总天数。
4. 确定给定年份和月份的第一天是星期几。
5. 格式化输出给定年份和月份的日历。

三、实现思路

1. 判断闰年：

   • 闰年的判断规则是能被 4 整除但不能被 100 整除的年份为闰年，或者能被 400 整除的年份也是闰年。
   • 使用 Python 的条件判断语句来实现这个规则。

2. 计算月份天数：

   • 对于 1、3、5、7、8、10、12 这几个月份，天数为 31 天。
   • 对于 4、6、9、11 这几个月份，天数为 30 天。
   • 对于 2 月份，需要根据是否为闰年来确定天数，闰年为 29 天，非闰年为 28 天。

3. 计算总天数：

   • 首先计算从 1900 年到给定年份之间的总天数，对于闰年的年份，总天数加 366 天，非闰年的年份加 365 天。
   • 然后计算从给定年份的 1 月份到给定月份之间的总天数，根据每个月的天数进行累加。

4. 确定第一天是星期几：

   • 使用总天数对 7 取余，得到的结果即为给定日期是星期几。
   • 根据余数的值进行相应的输出，确定第一天是星期几。

5. 格式化输出日历：

   • 首先输出星期几的表头，即 “星期日 \t 星期一 \t 星期二 \t 星期三 \t 星期四 \t 星期五 \t 星期六 \t”。
   • 根据给定月份的第一天是星期几，在输出日期之前先输出相应数量的制表符，以实现对齐。
   • 然后循环输出每个日期，每输出一个日期后输出两个制表符，以保持格式整齐。
   • 每输出 7 个日期后进行换行，以实现日历的格式化输出。

四、代码实现

以下是实现上述功能的 Python 代码：

# 判断是否为闰年的
def isLeapYear(year):if year % 4 == 0 and (year % 100!= 0 or year % 400 == 0):return Trueelse:return False# 给定月份，算出来该月份有几天
def getDayOfMonth(year, month):if month == 1 or month == 3 or month == 5 or month == 7 or month == 8 or month == 10 or month == 12:return 31elif month == 4 or month == 6 or month == 9 or month == 11:return 30else:if isLeapYear(year):return 29else:return 28while True:yearStr = input("请输入年份（数字|年份大于 1900）输入 q 退出:")if yearStr == "q":print("你已退出，欢迎下次再来")breakelif yearStr.isdigit():year = int(yearStr)monthStr = input("请输入月份（1-12）:")if monthStr.isdigit() and 1 <= int(monthStr) <= 12:month = int(monthStr)# 计算该年月距离 1900-01-01 的总天数totalDays = 0for y in range(1900, year):if isLeapYear(y):totalDays += 366else:totalDays += 365# 将剩余月份的天数相加for m in range(1, month):totalDays += getDayOfMonth(year, m)print(f"{yearStr}年{monthStr}距离 1900-01-01 相差{totalDays}天")# 该年该月的第一天是星期几firstDayOfMonth = (totalDays + 1) % 7match firstDayOfMonth:case 0:print(f"{yearStr}年{monthStr}月的第一天是星期日")case 1:print(f"{yearStr}年{monthStr}月的第一天是星期一")case 2:print(f"{yearStr}年{monthStr}月的第一天是星期二")case 3:print(f"{yearStr}年{monthStr}月的第一天是星期三")case 4:print(f"{yearStr}年{monthStr}月的第一天是星期四")case 5:print(f"{yearStr}年{monthStr}月的第一天是星期五")case 6:print(f"{yearStr}年{monthStr}月的第一天是星期六")# 接着进行格式化输出print("星期日\t星期一\t星期二\t星期三\t星期四\t星期五\t星期六\t")# 规律 星期几就打印几个空格# 一个 tab 两个汉字# print("\t"*2)counter = firstDayOfMonthprint("\t" * 2 * firstDayOfMonth, end="")# 打印几号dayOfMonth = getDayOfMonth(year, month)for day in range(1, dayOfMonth + 1):print(day, end="\t\t")counter += 1# 控制换行，没打印 7 个值包括空白都换行if counter % 7 == 0:print()print()else:print("输入的数据不合法，请输入 1~12 之间的数字")else:print("请输入数字")

五、代码分析

1. 判断闰年函数：

   • isLeapYear(year)函数接受一个年份作为参数，使用条件判断语句判断该年份是否为闰年。
   • 如果年份能被 4 整除但不能被 100 整除，或者能被 400 整除，则返回True，表示是闰年；否则返回False，表示不是闰年。

2. 计算月份天数函数：

   • getDayOfMonth(year, month)函数接受年份和月份作为参数，根据月份的不同返回相应的天数。
   • 对于 1、3、5、7、8、10、12 这几个月份，直接返回 31 天。
   • 对于 4、6、9、11 这几个月份，直接返回 30 天。
   • 对于 2 月份，根据是否为闰年调用isLeapYear(year)函数来确定天数，闰年返回 29 天，非闰年返回 28 天。

3. 主循环部分：

   • 使用while True循环，以便用户可以多次输入年份和月份进行计算。
   • 首先接收用户输入的年份，如果用户输入q，则退出循环，打印退出信息。
   • 如果用户输入的是数字，则将其转换为整数类型，并继续接收用户输入的月份。
   • 如果月份输入合法（1-12 之间的数字），则进行日期计算和日历格式化输出。
   • 如果月份输入不合法，则打印错误信息，提示用户重新输入。

4. 计算总天数部分：

   • 首先计算从 1900 年到给定年份之间的总天数，使用一个循环遍历从 1900 年到给定年份之间的每一年，如果是闰年，则总天数加 366 天，非闰年则加 365 天。
   • 然后计算从给定年份的 1 月份到给定月份之间的总天数，使用另一个循环遍历从 1 月份到给定月份之间的每一个月，根据每个月的天数调用getDayOfMonth(year, m)函数进行累加。

5. 确定第一天是星期几部分：

   • 使用总天数加 1 对 7 取余，得到的结果即为给定日期是星期几。
   • 使用match语句根据余数的值进行相应的输出，确定第一天是星期几。

6. 格式化输出日历部分：

   • 首先输出星期几的表头，即 “星期日 \t 星期一 \t 星期二 \t 星期三 \t 星期四 \t 星期五 \t 星期六 \t”。
   • 根据给定月份的第一天是星期几，在输出日期之前先输出相应数量的制表符，以实现对齐。使用counter变量记录已经输出的日期数量，初始值为第一天是星期几的值。
   • 然后循环输出每个日期，每输出一个日期后输出两个制表符，以保持格式整齐。
   • 每输出 7 个日期后进行换行，以实现日历的格式化输出。使用counter变量对 7 取余，当余数为 0 时进行换行。

六、测试与验证

为了验证我们的代码是否正确，我们可以进行以下测试：

1. 输入合法的年份和月份，检查输出的总天数、第一天是星期几以及日历格式是否正确。
2. 输入闰年和非闰年的年份，检查 2 月份的天数是否正确。
3. 输入不合法的年份或月份，检查是否能正确提示用户重新输入。

以下是一些测试示例：

测试 1：输入 2024 年 10 月

输入：

2024
10

输出：

请输入年份（数字|年份大于1900）输入q退出:2024
请输入月份（1-12）:10
2024年10距离 1900-01-01相差45564天
2024年10月的第一天是星期二
星期日	星期一	星期二	星期三	星期四	星期五	星期六	1		2		3		4		5		
6		7		8		9		10		11		12		
13		14		15		16		17		18		19		
20		21		22		23		24		25		26		
27		28		29		30		31		

测试 2：输入 2023 年 2 月

输入：

2023
2

输出：

请输入年份（数字|年份大于1900）输入q退出:2023
请输入月份（1-12）:2
2023年2距离 1900-01-01相差44956天
2023年2月的第一天是星期三
星期日	星期一	星期二	星期三	星期四	星期五	星期六	1		2		3		4		
5		6		7		8		9		10		11		
12		13		14		15		16		17		18		
19		20		21		22		23		24		25		
26		27		28		

测试 3：输入不合法的年份或月份

输入：

abc
10

输出：

请输入年份（数字|年份大于1900）输入q退出:abc
请输入数字

输入：

2024
13

输出：

请输入年份（数字|年份大于1900）输入q退出:2024
请输入月份（1-12）:13
输入的数据不合法，请输入1~12之间的数字

测试 4：输入q退出

 输入：

q

输出：

请输入年份（数字|年份大于1900）输入q退出:q
你已退出，欢迎下次再来

通过以上测试，我们可以看到代码能够正确地处理各种输入情况，并输出正确的结果。

七、总结与展望

        本文介绍了如何使用 Python 实现日期计算和日历格式化输出的功能。通过判断闰年、计算月份天数、计算总天数、确定第一天是星期几以及格式化输出日历等步骤，我们成功地实现了一个简单而实用的日期处理程序。

        这个程序可以应用于各种场景，比如日程安排、项目管理、历史研究等。同时，我们也可以对程序进行进一步的扩展和优化，比如添加更多的功能，如计算两个日期之间的间隔天数、判断某个日期是否在特定的时间段内等。

        此外，我们还可以使用 Python 的第三方库来处理日期和时间相关的任务，比如datetime模块和pandas库等。这些库提供了更强大的功能和更方便的接口，可以大大提高我们的开发效率。

        Python 是一种非常强大的编程语言，它提供了丰富的工具和库来处理各种任务。通过本文的介绍，希望读者能够对 Python 的日期处理有更深入的了解，并能够在实际的项目中应用这些知识。