日期时间数据的处理—R语言

一、ISO 8601标准的日期和时间

使用使用ISOdate()，创建ISO 8601标准的日期和时间，如上图。
ISOdate(year = 2019,month = 12, day = 12,
        hour = 8, min = 5, sec = 3, tz = "UTC")
[1] "2019-12-12 08:05:03 UTC"
1.1 POSIX
POSIX表示 Portable Operating System Interface。POSIXct表示自1970年(UTC)开始的秒数，ct表示日历时间。如果是负数，则是1970-01-01年以前；正数则是1970年以后。POSIXlt是以列表的形式存储：年、月、日、时、分、秒，作用是打散时间。
release_date <- as.POSIXct("2021-12-12 08:05:03")
class(release_date)
unclass(release_date)
1.2 POSIXlt
POSIXlt表示列表中的以下信息。
seconds  minutes  hour
day of the month
month
day of week
day of year
daylight saving time flag
time zone
offset in seconds from GMT
POSIXlt的lt表示local time。使用unclass或者unlist提取POSIXlt的时间和日期组件。
release_date <- as.POSIXlt("2021-12-12 08:05:03")
release_date
release_date <- as.POSIXlt("2021-12-12 08:05:03")
unclass(release_date)
unlist(release_date)
release_date$hour
release_date$mon
release_date$zone
1.3 小结
当没有时间组件时使用Date
在处理时间和时区时使用POSIX
当您想要访问/提取不同的组件时，请使用POSIXlt
日期data，存储的是天；时间POSIXct 存储的是秒，POSIXlt 打散，年月日不同；日期-时间=不可运算。一般来讲，R语言中建立时序数据是通过字符型转化而来，但由于时序数据形式多样，而且R中存贮格式也是五花八门，例如Date/ts/xts/zoo/tis/fts等等。lubridate包，timeDate包，都有用。如果输入的格式不是标准格式，则同样需要使用strptime函数，利用format来进行指定。
二、日期型和时间型数据
2.1 as.Date函数
在R中自带的日期形式为：as.Date()，以数值形式存储。对于规则的格式，则不需要用format指定格式；如果输入的格式不规则，可以通过format指定的格式读入；其中以1970-01-01定义为第0天，之后的年份会以距离这天来计算。我们先获知下当前日期和时间。
Sys.Date()                #返回当前日期。
Sys.time()                #返回日期、时间和时区。
2.2 %d%y%m-基本格式
3.2 直接加减
相同的格式才能相互减，不能加。二进列的+法对"Date"、"POSIXt"对象不适用。
as.Date("2011-07-01") - as.Date(today())
as.POSIXct(today()-as.POSIXct(as.Date("2012-10-25 01:00:00"))
as.POSIXlt(today())-as.POSIXlt(as.Date("2012-10-25 01:00:00"))
相互减之后，一般结果输出的天数。
3.3 difftime函数――计算时差
不同格式的时间都可以进行运算。并且可以实现的是计算两个时间间隔：秒、分钟、小时、天、星期。但是不能计算年、月、季度的时间差。
gtd <- as.Date("2011-07-01") 
difftime(as.POSIXct(today(), gtd, units="hours")    #只能计算日期差，还可以是“secs”, “mins”, “hours”, “days”
3.4 strptime函数
该函数是将字符型时间转化为 "POSIXlt" 和"POSIXct"两类。跟format比较相似。strptime之后的时间是可以直接做减法，因为直接是"POSIXlt" 和"POSIXct"格式了。
strptime("2006-01-08 10:07:52", "%Y-%m-%d")-strptime("2006-01-15 10:07:52", "%Y-%m-%d")
class(strptime("2006-01-08 10:07:52", "%Y-%m-%d"))
四、日期时间数据使用
载入扩展包lubridate
library(lubridate)
4.1 规范化日期和时间
用 lubridate::ymd(), lubridate::mdy(), lubridate::dmy() 将字符型向量转换为日期型向量，但是他们的输入方式不相同，y 表示年，m 表示月，d 表示日，如：年-月-日：
ymd(c("2022-1-24","2022-01-24"))          #规范化格式化日期数据
ymd_hms("2022-1-24 19:26:35")
make_datetime(2022, 1, 24, 19, 32, 36)
lubridate 包的 ymd、mdy、dmy 等函数添加 hms、hm、h 等后缀，可以用于将字符串转换成日期时间。

lubridate::make_datetime(year, month, day, hour, min, sec) 可以从最多六个数值组成日期时间，其中时分秒缺省值都是 0。

lubridate::as_date() 可以将日期时间型转换为日期型，如
as_date(as.POSIXct("2022-01-24 19:32:36"))
[1] "2022-01-24"
4.2 访问日期时间的组件值
lubridate 包的如下函数可以取出日期型或日期时间型数据中的组成部分：
year() 取出年
month() 取出月份数值
mday() 取出日数值
yday() 取出日期在一年中的序号，元旦为 1
wday() 取出日期在一个星期内的序号，但是一个星期从星期天开始，星期天为 1, 星期一为 2，星期六为 7。
hour() 取出小时
minute() 取出分钟
second() 取出秒
year(as.POSIXct("2022-1-24 19:56:42"))
[1] 2022
month(as.POSIXct("2022-1-24 19:56:42"))
[1] 1
yday(as.POSIXct("2022-1-24 19:56:42"))
[1] 24
hour(as.POSIXct("2022-1-24 19:56:42"))
[1] 19
x <- as.POSIXct('1998-03-16 13:15:45')
y <- as.POSIXlt(x)
cat(1900+y$year, y$mon+1, y$mday, y$hour, y$min, y$sec, '\n')
update() 可以对一个日期或一个日期型向量统一修改其组成部分的值。update() 函数中可以用 year, month, mday, hour, minute, second 等参数修改日期的组成部分。
x <- as.POSIXct("2022-1-24 20:08:15")
y <- update(x, year=2000) 
4.3 数值转化为日期和时间
用 as.POSIXct() 函数把年月日格式的日期转换为R的标准日期，没有时间部分就认为时间在午夜，也可以将秒值转化为规范化的日期时间格式，在许多数据文件转入日期数据时会变成数值，然后通过R的日期时间函数转化为日期，当然有时也要拆分日期中的组件，这些操作给处理带来了极大的便利。年月日中间的分隔符可以用减号也可以用正斜杠，但不能同时有减号又有斜杠。
as.POSIXct(c('2022-1-24'))
[1] "2022-01-24 CST"
as.POSIXct(5557776231,origin="1970-01-01")
[1] "2146-02-13 10:43:51 CST"
拆分出日期组件
x<-as.POSIXct(5557776231,origin="1970-01-01")
hour(x)
year(x)
month(x)
mday(x)
日期组件的合并
可随心所欲根据需要转化成日期数据，在实际处理中效率很高。
paste0(year(x),"-",month(x),"-",mday(x))
[1] "2146-2-13"
4.4 字符串转化为日期
as.Date()函数
把字符串转换为日期,系统默认格式yyyy-mm-dd
Date1<-as.Date(c("2020-07-19","2020-07-20"))
Date<-c("06/20/20","06/21/20","06/22/20","06/23/20","06/24/20","06/25/20")
Date2<-as.Date(Date,"%m/%d/%Y")
修改数据框中的日期格式
#构建数据框
PatientID<-c(1,2,3,4,5,6)
Date<-c("06/20/20","06/21/20","06/22/20","06/23/20","06/24/20","06/25/20")
Age<-c(18,25,26,35,48,50)
Gender<-c("M","F","F","M","F","M")
City<-c("福州","厦门","泉州","龙岩","漳州","三明")
Pr1<-c("69","57","67","65","72","55")
S1<-c(88,78,NA,56,45,60)
mydata<-data.frame(PatientID,Date,Age,Gender,City,Pr1,S1)
mydata
  PatientID     Date Age Gender City Pr1 S1
1         1 06/20/20  18      M 福州  69 88
2         2 06/21/20  25      F 厦门  57 78
3         3 06/22/20  26      F 泉州  67 NA
4         4 06/23/20  35      M 龙岩  65 56
5         5 06/24/20  48      F 漳州  72 45
6         6 06/25/20  50      M 三明  55 60
#修改数据框日期格式
mydata$Date<-as.Date(mydata$Date,"%m/%d/%Y")
mydata
  PatientID       Date Age Gender City Pr1 S1
1         1 0020-06-20  18      M 福州  69 88
2         2 0020-06-21  25      F 厦门  57 78
3         3 0020-06-22  26      F 泉州  67 NA
4         4 0020-06-23  35      M 龙岩  65 56
5         5 0020-06-24  48      F 漳州  72 45
6         6 0020-06-25  50      M 三明  55 60
4.5 实际应用
剪贴板中数据如下：
rm(list = ls()) 
library(stringr)
library(tidyverse)
library(lubridate)
df=read.table("clipboard",header=T)
tt<-as.POSIXlt(df[,1],origin ='1970-01-01')
tt1=paste0(year(tt),"-",month(tt),"-",mday(tt))
tt2<- ymd(tt1)                                      #格式化日期
tt3 <- data.frame(tt1,hour(tt))
 [1] "2017-11-29" "2017-11-29" "2017-11-30" "2017-11-30" "2017-12-01" "2017-12-01"
 [7] "2017-12-01" "2017-12-01" "2017-12-01" "2017-12-01" "2017-12-01" "2017-12-01"
[13] "2017-12-01" "2017-12-01" "2017-12-01" "2017-12-01" "2017-12-01" "2017-12-01"
[19] "2017-12-01" "2017-12-01" "2017-12-01" "2017-12-01" "2017-12-01" "2017-12-01"
[25] "2017-12-01" "2017-12-01" "2017-12-01" "2017-12-01"
          tt2 hour.tt.
1  2017-11-29       23
2  2017-11-29       23
3  2017-11-30       17
4  2017-11-30       23
5  2017-12-01        6
6  2017-12-01       14
日期数据用的相对少，但又非常专业，需要细心整理与修炼。常常在数据的深度分析，特别是利用时间序列绘制循环静态图、日历图、旭日图、螺旋图或者动态GIF/VIDEO等时出现Bug，罪魁祸首往往是因为日期值与字符型变量的相互转换、日期值的算术运算以及函数使用错误导致的。
1.(R语言与格式,日期格式,格式转化的操作)[http://www.zzvips.com/article/218802.html]

2.(R语言编程③——数据结构（字符串、日期时间）)[https://zhuanlan.zhihu.com/p/436971997]

3.(R语言学习：日期和时间相关知识)[https://zhuanlan.zhihu.com/p/463571494]