Python で文字列を日時データに変換，時分秒の切り捨て，日時の比較，日時データの数え上げ

第1章 前準備

Python 3.12 のインストール

Pythonのインストールを行い、Pythonのプログラムを実行する環境を整える。扱う環境は、Windows搭載パソコンである。金子研究室では、Python 3.12.10を推奨する。

REM Python 3.12 をシステム領域にインストール
winget install --id Python.Python.3.12 -e --scope machine --silent --accept-source-agreements --accept-package-agreements --override "/quiet InstallAllUsers=1 PrependPath=1 Include_test=0 Include_pip=1 Include_launcher=1 InstallLauncherAllUsers=1 TargetDir=\"C:\Program Files\Python312\""

REM Python と Scripts を PATH 先頭に追加
powershell -NoProfile -Command "$p='C:\Program Files\Python312'; $s=\"$p\Scripts\"; $c=[Environment]::GetEnvironmentVariable('Path','Machine'); if((Test-Path $p) -and (';'+$c+';' -notlike \"*;$p;*\") -and (';'+$c+';' -notlike \"*;$s;*\")){[Environment]::SetEnvironmentVariable('Path',\"$p;$s;$c\",'Machine')}"

python --version

Python の開発環境 Visual Studio Code のインストールと Python 用の設定

Python の開発環境Visual Studio Code（プログラムを編集するソフトウェア。以下、VS Code）を整える。

REM ============================================================
REM Microsoft Visual Studio Code
REM ============================================================
winget uninstall -e --id Microsoft.VisualStudioCode --silent --disable-interactivity --accept-source-agreements
rmdir /s /q C:\ProgramData\vscode-extensions 2>nul
rmdir /s /q "%APPDATA%\Code" 2>nul
rmdir /s /q "%USERPROFILE%\.vscode" 2>nul
rmdir /s /q "%LOCALAPPDATA%\Microsoft\vscode-update" 2>nul

REM VS Code をシステム領域に新規インストール
winget install --scope machine --id Microsoft.VisualStudioCode -e --silent --accept-source-agreements --accept-package-agreements

REM 全ユーザー共有の拡張機能フォルダ
mkdir C:\ProgramData\vscode-extensions 2>nul
icacls "C:\ProgramData\vscode-extensions" /grant "Everyone:(OI)(CI)M" /T

REM スタートメニューのショートカットを --extensions-dir 付きで再作成
rmdir /s /q "C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Visual Studio Code" 2>nul
del "C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Visual Studio Code.lnk" 2>nul
powershell -NoProfile -Command "$s=New-Object -ComObject WScript.Shell; $lnk=$s.CreateShortcut('C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Visual Studio Code.lnk'); $lnk.TargetPath='C:\Program Files\Microsoft VS Code\Code.exe'; $lnk.Arguments='--extensions-dir \"C:\ProgramData\vscode-extensions\"'; $lnk.Save()"
REM ショートカットの検証
powershell -NoProfile -Command "$s=New-Object -ComObject WScript.Shell; $lnk=$s.CreateShortcut('C:\ProgramData\Microsoft\Windows\Start Menu\Programs\Visual Studio Code.lnk'); Write-Host 'TargetPath:' $lnk.TargetPath; Write-Host 'Arguments:' $lnk.Arguments"

REM ファイル / フォルダ右クリックの「Code で開く」を登録
reg add "HKLM\SOFTWARE\Classes\*\shell\VSCode\command" /ve /d "\"C:\Program Files\Microsoft VS Code\Code.exe\" --extensions-dir \"C:\ProgramData\vscode-extensions\" \"%1\"" /f
reg add "HKLM\SOFTWARE\Classes\Directory\shell\VSCode\command" /ve /d "\"C:\Program Files\Microsoft VS Code\Code.exe\" --extensions-dir \"C:\ProgramData\vscode-extensions\" \"%1\"" /f
reg add "HKLM\SOFTWARE\Classes\Directory\Background\shell\VSCode\command" /ve /d "\"C:\Program Files\Microsoft VS Code\Code.exe\" --extensions-dir \"C:\ProgramData\vscode-extensions\" \"%V\"" /f

REM --extensions-dir 付きで起動する code.cmd ラッパを作成
REM （%* を echo で書くと対話的 cmd で失われるため、PowerShell で [char]37+'*' を書き出す）
powershell -NoProfile -Command "$pct=[char]37; $q=[char]34; $c='@echo off'+[char]13+[char]10+$q+'C:\Program Files\Microsoft VS Code\bin\code.cmd'+$q+' --extensions-dir '+$q+'C:\ProgramData\vscode-extensions'+$q+' '+$pct+'*'+[char]13+[char]10; [IO.File]::WriteAllText('C:\ProgramData\vscode-extensions\vscode.cmd',$c,[Text.Encoding]::ASCII)"

REM 拡張機能のインストール
set "CODE=C:\Program Files\Microsoft VS Code\bin\code.cmd"
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --uninstall-extension GitHub.copilot
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --uninstall-extension GitHub.copilot-chat
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension ms-python.python
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension ms-python.vscode-pylance
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension ms-python.debugpy
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension MS-CEINTL.vscode-language-pack-ja
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension saoudrizwan.claude-dev
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension rust-lang.rust-analyzer
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension tamasfe.even-better-toml
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension anthropic.claude-code
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --install-extension almenon.arepl
"%CODE%" --extensions-dir "C:\ProgramData\vscode-extensions" --list-extensions --show-versions
echo === セットアップ完了 ===

Python プログラム実行手順

第2章 必要なライブラリのインストール

管理者権限でコマンドプロンプトを起動する （手順：Windowsキーまたはスタートメニュー → cmd と入力 → 右クリック → 「管理者として実行」）。

pip install -U --no-user pandas

本記事のプログラムでは，標準ライブラリの datetime に加え，外部ライブラリの pandas を使用する。datetime は Python に標準で含まれるため，別途インストールは不要である。

第3章 実行のための準備と確認手順（Windows 前提）

3.1 プログラムの準備

各演習のコードをテキストエディタ（Visual Studio Code やメモ帳など）に貼り付けて実行する（文字コード：UTF-8）。本記事には複数の独立したコードが含まれる。各コードは単独で実行できるため，確認したいコードを順に実行する。

3.2 実行コマンド

コマンドプロンプトでコードを保存したディレクトリに移動し，以下を実行する（メモ帳を用いる場合は a.py のようなファイル名で保存して実行）。

cd 保存先ディレクトリ
python a.py

3.3 動作確認チェックリスト

第4章 概要・使い方・実行上の注意

4.1 文字列を datetime.datetime 型に変換

次のような日時を表す文字列があるとする。

"2017-7-1 11:38:24"

文字列を datetime.datetime 型に変換するには，datetime.strptime メソッドを使用する。書式文字列 %Y-%m-%d %H:%M:%S %z を指定することで，年・月・日・時・分・秒・タイムゾーン（%z はタイムゾーンオフセットを表す）を含む文字列を解析できる。

4.2 秒，分，時の切り捨て

その日の 0時 0分の取得は，datetime.datetime 型の年・月・日のみを使って新たな datetime オブジェクトを生成することで実現する。結果は datetime.datetime 型で得られる。

その日の 0時 0分から何秒経過したかは，timestamp() メソッドで Unix タイムスタンプ（1970年1月1日 0時0分0秒 UTC からの経過秒数）に変換し，その差を算出することで求める。

「分の始め」から何秒経過したかは，秒以下を切り捨てた datetime オブジェクトを生成し，元の日時との timestamp() の差を求めることで算出する。

4.3 日時の引き算

ある日時の 60 秒前を求めるには，timedelta(seconds=delta)（時間の長さを表すオブジェクト）を日時から減算する。

2つの日時の差を日数で求めるには，datetime オブジェクト同士の減算結果（timedelta 型）の days 属性を参照する。実行結果として 9 が表示される。

4.4 日時の比較

グローバル変数 basetime に設定した日時以降であれば True を返す。datetime オブジェクト同士は比較演算子（>，<，== 等）で直接比較できる。

4.5 日時の数え上げ

次のようなデータがあるとする。日時を 300 秒ごとに区切って value_counts を使って数え上げを行う。経過秒数を 300 で整数除算し，再び 300 を乗じることで，300秒単位の区間に丸めている。

"2020-07-1 0:0:0" と同じ日のデータだけを選択するには，compare_by_date 関数を使用する。この関数は，指定した基準日と同じ日付（0時 0分の比較）かどうかを判定するラムダ関数（その場で定義する無名の関数）を返す。

DataFrame に対して日付による選択を行う場合は，map メソッドで compare_by_date を各行に適用し，条件に合致する行を抽出する。

4.6 datetime.datetime 型を文字列に変換

datetime.datetime 型のデータを，指定した書式の文字列に変換するには strftime メソッドを使用する。書式文字列を変更することで，さまざまな形式の文字列を出力できる。実行結果として 2020/06/30 13:00:00 および 2020年06月30日 が表示される。

第5章 演習1 文字列を datetime.datetime 型に変換

演習1のテーマは，文字列を datetime.datetime 型に変換することである。

手順：次のコードを実行（メモ帳を用いる場合は a.py のようなファイル名で保存して実行）し，変換後の日時とタイムゾーン情報の表示を確認する。

ヒント：strptime の第2引数の書式文字列が，入力文字列の並びと一致している必要がある。

考察ポイント：表示された tzinfo が +09:00 のオフセットを保持していることを読み取る。

from datetime import datetime as dt

# 文字列を datetime.datetime 型に変換
def to_datetime(x):
    return dt.strptime(x, "%Y-%m-%d %H:%M:%S %z")

x = to_datetime("2020-06-30 13:00:00 +09:00")
print(x)
print(x.tzinfo)

第6章 演習2 その日の 0時 0分の取得

演習2のテーマは，その日の 0時 0分を取得することである。結果は datetime.datetime 型で得られる。

手順：次のコードを実行（メモ帳を用いる場合は a.py のようなファイル名で保存して実行）し，0時 0分の日時とタイムゾーン情報の表示を確認する。

ヒント：年・月・日のみを使って新たな datetime オブジェクトを生成している。

考察ポイント：時・分・秒が 0 に置き換わり，タイムゾーン情報が引き継がれていることを読み取る。

from datetime import datetime as dt

# 文字列を datetime.datetime 型に変換
def to_datetime(x):
    return dt.strptime(x, "%Y-%m-%d %H:%M:%S %z")

# その日の 0時 0分。パラメータは datetime.datetime 型
def first_of_day(x):
    return dt(x.year, x.month, x.day, tzinfo=x.tzinfo)

x = to_datetime("2020-06-30 13:00:00 +09:00")
print(first_of_day(x))
print(first_of_day(x).tzinfo)

第7章 演習3 その日の 0時 0分からの経過秒数

演習3のテーマは，その日の 0時 0分から何秒経過したかを求めることである。

手順：次のコードを実行（メモ帳を用いる場合は a.py のようなファイル名で保存して実行）し，経過秒数の表示を確認する。

ヒント：timestamp() で Unix タイムスタンプに変換し，その差を取っている。

考察ポイント：41904.0 が，11時38分24秒を秒数に換算した値（11×3600+38×60+24）と一致することを読み取る。

from datetime import datetime as dt

# 文字列を datetime.datetime 型に変換
def to_datetime(x):
    return dt.strptime(x, "%Y-%m-%d %H:%M:%S %z")

# その日の 0時 0分。パラメータは datetime.datetime 型
def first_of_day(x):
    return dt(x.year, x.month, x.day, tzinfo=x.tzinfo)

# その日の 0時 0分から何秒経過したか
def elapsed(x):
    return x.timestamp() - first_of_day(x).timestamp()

x = to_datetime("2020-7-1 11:38:24 +09:00")
# 41904.0 が表示される
print(elapsed(x))

第8章 演習4 分の始めからの経過秒数

演習4のテーマは，分の始めから何秒経過したかを求めることである。

手順：次のコードを実行（メモ帳を用いる場合は a.py のようなファイル名で保存して実行）し，日時と経過秒数の表示を確認する。

ヒント：秒以下を切り捨てた datetime オブジェクトとの timestamp() の差を取っている。

考察ポイント：経過秒数 24.0 が，入力の秒の値と一致することを読み取る。

from datetime import datetime as dt

# 文字列を datetime.datetime 型に変換
def to_datetime(x):
    return dt.strptime(x, "%Y-%m-%d %H:%M:%S %z")

# 秒以下を切り捨て。パラメータは datetime.datetime 型
def first_of_minute(x):
    return dt(x.year, x.month, x.day, x.hour, x.minute, tzinfo=x.tzinfo)

x = to_datetime("2020-7-1 11:38:24 +09:00")
print(x)
print(x.timestamp() - first_of_minute(x).timestamp())

第9章 演習5 指定した秒数だけ前の日時

演習5のテーマは，ある日時の 60 秒前を求めることである。

手順：次のコードを実行（メモ帳を用いる場合は a.py のようなファイル名で保存して実行）し，元の日時と60秒前の日時の表示を確認する。

ヒント：timedelta(seconds=delta) を日時から減算している。

考察ポイント：分の値が 1 減り，秒の値が 60 だけ戻ることを読み取る。

from datetime import datetime as dt
from datetime import timedelta

# 文字列を datetime.datetime 型に変換
def to_datetime(x):
    return dt.strptime(x, "%Y-%m-%d %H:%M:%S %z")

# 指定した秒数だけ前の日時を返す
def past_time(x, delta):
    return x - timedelta(seconds=delta)

x = to_datetime("2020-7-1 11:38:24 +09:00")
print(x)
print(past_time(x, 60))

第10章 演習6 2つの日時の差を日数で求める

演習6のテーマは，2つの日時の差を日数で求めることである。

手順：次のコードを実行（メモ帳を用いる場合は a.py のようなファイル名で保存して実行）し，日数の表示を確認する。

ヒント：減算結果（timedelta 型）の days 属性を参照している。

考察ポイント：9 が，7月10日と7月1日の差の日数と一致することを読み取る。

from datetime import datetime as dt

# 文字列を datetime.datetime 型に変換
def to_datetime(x):
    return dt.strptime(x, "%Y-%m-%d %H:%M:%S %z")

# 2つの日時の差を日数で返す
def days_between(a, b):
    return (a - b).days

x = to_datetime("2020-7-10 11:38:24 +09:00")
y = to_datetime("2020-7-1 11:38:24 +09:00")
print(days_between(x, y))

第11章 演習7 日時の比較

演習7のテーマは，基準日時との比較による True/False 判定である。

手順：次のコードを実行（メモ帳を用いる場合は a.py のようなファイル名で保存して実行）し，2つの日時に対する判定結果の表示を確認する。

ヒント：datetime オブジェクト同士は比較演算子で直接比較できる。

考察ポイント：basetime 以降の日時に True，以前の日時に False が返ることを読み取る。

from datetime import datetime as dt

# 文字列を datetime.datetime 型に変換
def to_datetime(x):
    return dt.strptime(x, "%Y-%m-%d %H:%M:%S %z")

basetime = to_datetime("2020-06-30 09:00:00 +09:00")

def time_selection(x):
    return x > basetime

x = to_datetime("2020-7-1 11:38:24 +09:00")
print(x)
print(time_selection(x))

y = to_datetime("2020-6-29 11:38:24 +09:00")
print(y)
print(time_selection(y))

第12章 演習8 300秒ごとの数え上げ

演習8のテーマは，日時を 300 秒ごとに区切って value_counts で数え上げることである。

手順：次のコードを実行（メモ帳を用いる場合は a.py のようなファイル名で保存して実行）し，300秒区間ごとの件数の表示を確認する。

ヒント：経過秒数を 300 で整数除算し，再び 300 を乗じて区間に丸めている。

考察ポイント：各区間に何件のデータが属するかを読み取る。

import pandas as pd
from datetime import datetime as dt

# 文字列を datetime.datetime 型に変換
def to_datetime(x):
    return dt.strptime(x, "%Y-%m-%d %H:%M:%S %z")

m1 = pd.DataFrame([
    [1, "2020-7-1 11:38:00 +09:00"],
    [2, "2020-7-1 11:38:00 +09:00"],
    [4, "2020-7-1 11:39:00 +09:00"],
    [5, "2020-7-1 11:40:00 +09:00"],
    [6, "2020-7-1 11:40:00 +09:00"],
    [7, "2020-7-1 11:40:00 +09:00"]
],
columns=['id', 'datetime'])

# その日の 0時 0分。パラメータは datetime.datetime 型
def first_of_day(x):
    return dt(x.year, x.month, x.day, tzinfo=x.tzinfo)

# その日の 0時 0分から何秒経過したか
def elapsed(x):
    return x.timestamp() - first_of_day(x).timestamp()

x = (m1.datetime.map(to_datetime).map(elapsed) // 300) * 300
print(x.value_counts(sort=True, ascending=True))

第13章 演習9 日付による行の選択

演習9のテーマは，指定した基準日と同じ日のデータだけを選択することである。

手順：次のコードを実行（メモ帳を用いる場合は a.py のようなファイル名で保存して実行）し，基準日と同じ日のデータのみが選択されることを確認する。

ヒント：compare_by_date は，0時 0分どうしの比較を行うラムダ関数を返す。

考察ポイント：基準日と同じ日付の行だけが抽出されることを読み取る。

from datetime import datetime as dt

# 文字列を datetime.datetime 型に変換
def to_datetime(x):
    return dt.strptime(x, "%Y-%m-%d %H:%M:%S %z")

# その日の 0時 0分。パラメータは datetime.datetime 型
def first_of_day(x):
    return dt(x.year, x.month, x.day, tzinfo=x.tzinfo)

def compare_by_date(base):
    return lambda x: first_of_day(to_datetime(x)) == first_of_day(to_datetime(base))

print(compare_by_date("2020-07-1 0:0:0 +09:00")("2020-07-1 10:0:0 +09:00"))
print(compare_by_date("2020-07-1 0:0:0 +09:00")("2020-07-2 10:0:0 +09:00"))

DataFrame に対して日付による選択を行う。

import pandas as pd
from datetime import datetime as dt

# 文字列を datetime.datetime 型に変換
def to_datetime(x):
    return dt.strptime(x, "%Y-%m-%d %H:%M:%S %z")

# その日の 0時 0分。パラメータは datetime.datetime 型
def first_of_day(x):
    return dt(x.year, x.month, x.day, tzinfo=x.tzinfo)

def compare_by_date(base):
    return lambda x: first_of_day(to_datetime(x)) == first_of_day(to_datetime(base))

m2 = pd.DataFrame([
    [1, "2020-7-1 11:38:00 +09:00"],
    [2, "2020-7-1 11:38:00 +09:00"],
    [4, "2020-7-1 11:39:00 +09:00"],
    [5, "2020-7-1 11:40:00 +09:00"],
    [6, "2020-7-2 3:10:00 +09:00"],
    [7, "2020-7-2 3:10:00 +09:00"]
],
columns=['id', 'datetime'])

print('----')
print(m2[m2.datetime.map(compare_by_date("2020-07-1 0:0:0 +09:00"))])
print('----')
print(m2[m2.datetime.map(compare_by_date("2020-07-2 0:0:0 +09:00"))])

第14章 演習10 datetime.datetime 型を文字列に変換

演習10のテーマは，datetime.datetime 型を任意の書式の文字列に変換することである。

手順：次のコードを実行（メモ帳を用いる場合は a.py のようなファイル名で保存して実行）し，2種類の書式の文字列の表示を確認する。

ヒント：strftime の書式文字列を変えると出力形式が変わる。

考察ポイント：2020/06/30 13:00:00 と 2020年06月30日 が，同じ日時から異なる書式で得られることを読み取る。

from datetime import datetime as dt

# 文字列を datetime.datetime 型に変換
def to_datetime(x):
    return dt.strptime(x, "%Y-%m-%d %H:%M:%S %z")

# datetime.datetime 型を文字列に変換
def to_string(x, fmt="%Y/%m/%d %H:%M:%S"):
    return x.strftime(fmt)

x = to_datetime("2020-06-30 13:00:00 +09:00")
print(to_string(x))
print(to_string(x, "%Y年%m月%d日"))

第15章 まとめ

• strptime による文字列から datetime.datetime 型への変換：datetime.strptime メソッドに書式文字列 %Y-%m-%d %H:%M:%S %z を指定することで，タイムゾーン情報を含む日時文字列を datetime.datetime 型に変換できる。
• 時分秒の切り捨てによる日時の丸め：datetime.datetime 型の年・月・日（および必要に応じて時・分）のみを使って新たな datetime オブジェクトを生成することで，その日の 0時 0分や分の始めの時刻を取得できる。timestamp() の差を求めることで経過秒数も算出できる。
• timedelta を用いた日時の引き算：timedelta(seconds=delta) を日時から減算することで，指定した秒数だけ前の日時を求められる。また，datetime オブジェクト同士の減算結果（timedelta 型）の days 属性を参照することで，2つの日時の差を日数で求められる。
• datetime オブジェクト同士の比較：datetime オブジェクト同士は比較演算子で直接比較できる。グローバル変数に基準日時を設定し，対象の日時が基準以降かどうかを True/False で判定する方法を示した。
• pandas の value_counts を使った日時の数え上げ：経過秒数を一定の秒数（300秒）で整数除算し再び乗じることで，日時を一定区間に丸めて数え上げを行える。pandas DataFrame の map メソッドと value_counts を組み合わせることで，日時データの集計ができる。