MATLAB - 日期和时间

MATLAB 中的现代日期和时间处理

有效处理日期和时间信息对于数据分析、调度和日志记录至关重要。现代 MATLAB 提供了一个强大且直观的面向对象框架来完成这些任务，其核心是 datetime、duration 和 calendarDuration 数据类型。

最佳实践：避免使用 now、datenum 和 date 等传统函数。datetime 对象是所有新代码的标准，因为它更健壮、功能更丰富，并且与 MATLAB 的其他功能（如绘图和表格）无缝集成。

datetime 对象：时间的核心

datetime 对象表示一个特定的时间点（时间戳）。您可以通过几种方式创建它们：

% 获取当前日期和时间
t_now = datetime('now');

% 从特定组件创建 datetime
t_specific = datetime(2025, 10, 31, 18, 30, 0); % 年、月、日、时、分、秒

% 解析具有特定格式的日期字符串
t_from_string = datetime('2024-07-04', 'InputFormat', 'yyyy-MM-dd');

% 创建一个 datetime 数组
t_array = [datetime('today'); datetime('tomorrow')];

处理时区

datetime 的一个关键特性是其时区感知能力。这对于避免歧义至关重要。

% 使用本地时区创建 datetime 对象
t_local = datetime('now', 'TimeZone', 'local');
disp(t_local);

% 转换为另一个时区
t_tokyo = t_local;
t_tokyo.TimeZone = 'Asia/Tokyo';
disp(t_tokyo);

% 直接创建带时区的对象
t_ny = datetime(2024, 1, 1, 9, 0, 0, 'TimeZone', 'America/New_York');

算术：duration 和 calendarDuration

MATLAB 提供了两种用于时间差的类型，理解它们的区别是关键：

• duration：表示一个精确、固定的时间长度（例如 24 小时）。使用 hours()、minutes()、seconds()。
• calendarDuration：表示基于日历的时间长度（例如 1 天，1 个月），其长度可能会有所不同（例如，由于夏令时或月份天数）。使用 caldays()、calmonths()、calyears()。

示例：区别演示

% 让我们使用美国夏令时开始的日期
startTime = datetime(2024, 3, 10, 1, 30, 0, 'TimeZone', 'America/New_York');

% 添加精确的 24 小时（一个 duration 对象）
endTime_duration = startTime + hours(24);
disp(endTime_duration); % 输出: 11-Mar-2024 02:30:00 (时钟从凌晨 2 点跳到 3 点)

% 添加一个日历日（一个 calendarDuration 对象）
endTime_calday = startTime + caldays(1);
disp(endTime_calday); % 输出: 11-Mar-2024 01:30:00 (保留了当天的相同时间)

常见算术操作

t1 = datetime('now');

% 添加 5 天 10 小时
t2 = t1 + caldays(5) + hours(10);

% 创建一个未来 48 小时内每 6 小时的 datetime 序列
t_sequence = t1 + hours(0:6:48);

% 计算两个 datetime 之间的时间差
diff = datetime('now') - t1; % 结果是一个 duration 对象

格式化与显示

您可以使用 Format 属性轻松控制 datetime 对象的显示方式。

t = datetime('now');

t.Format = 'dd-MMM-yyyy HH:mm:ss';
disp(t); % 例如，30-Aug-2024 15:45:10

t.Format = 'eeee, MMMM d, yyyy';
disp(t); % 例如，Friday, August 30, 2024

t.Format = 'uuuu-MM-dd''T''HH:mm:ssZ'; % ISO 8601 格式
disp(t);

实际应用：绘制时间序列数据

datetime 对象直接与绘图函数集成，自动创建有意义的轴标签。

% 1. 创建时间序列数据
startTime = datetime('today');
timePoints = startTime + hours(0:72); % 3 天的小时数据

% 2. 生成一些样本数据（例如，温度）
tempData = 20 + 5 * sin(2*pi*(0:72)/24) + randn(1, 73);

% 3. 绘制数据
figure;
plot(timePoints, tempData, '-o');

title('3 天模拟温度');
xlabel('日期和时间');
ylabel('温度 (°C)');
grid on;

有用的实用函数

• dateshift：将 datetime 值移动到指定单元（例如，‘month’、‘year’、‘dayofweek’）的开始或结束。dateshift(t, 'start', 'month') 查找 datetime t 所在月份的第一天。
• calendar：在命令窗口中显示一个简单的基于文本的日历。calendar(2025, 12) 显示 2025 年 12 月的日历。
• isbetween：检查 datetime 是否在指定时间间隔内。isbetween(t, t_start, t_end)。