Python实现阳历转农历功能

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实然心血来潮，决定研究一下阳历转换农历的算法，但网上几乎都是几种文章(或其演绎版本)，笔者看了看，好像能得到正常结果，但没深入理解算法。为了练手Python，决定自己实现。
中国的农历十分复杂，涉及面也广，需要天文台计算确定，本文干脆通通舍弃这些知识，只需要确保程序运行结果与参考日历一致就行了。

结合代码，将算法概述如下：
0、阴历转农历使用查表法，确定阳历基准日、农历基准日，然后通过某种方法，计算出当前日期与基准日的差值，然后根据农历月份天数逐步计算出农历日期。
1、文中使用g_lunar_month_day存储每一年月份天数，因为农历月份大月为30天，小月为29天，没有其它值，为节省存储空间，使用1表示大月，0为小月，还需要保存闰月月份及该月份是否大小月。网上有的农历数据是从高位开始依次存储每月天数，本文从低位开始。
2、另外使用g_lunar_year_day保存春节日期(正月初一)以及该日期离元旦的天数。做此数据结构，主要是为了计算农历的快捷性，因为网上有的计算方法是从1901年开始计算日期差，直到指定日期，如今年是2017年，则要循环计算116年(2017-1901)，虽然以当今CPU性能对应此事绰绰有余，但不必要进行如此计算。故本文使用g_lunar_year_day了。只需要在当前年份中进行计算即可。
3、年份的天干地支、生肖根据公式计算，以农历正月初一为分界。另外还有以立春为准的说法，这个问题待天文学家和算命先生讨论吧。
4、本文农历使用HK天文台日历数据，从1901年到2100年，地址：http://data.weather.gov.hk/gts/time/conversion1_text_c.htm。为了获取日历数据，还另外编写python程序进行分析，从而得到数据表。
5、显示日历利用python提供的calendar，其提供的itermonthdays方法返回的数据即为指定年月的日历，以周一开始。
代码如下：

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#!/usr/bin/python3
# encoding: utf-8
# Author: Late Lee
# Linux + python3
# 2017.2.14

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# 1901~2100年农历数据表
# powered by Late Lee, http://www.latelee.org 
# 2017-02-11 10:01:48.405752 
#农历数据 每个元素的存储格式如下： 
#   16~13    12          11~0  
#  闰几月 闰月日数  1~12月份农历日数  
# 注：1、bit0表示农历1月份日数，为1表示30天，为0表示29天。bit1表示农历2月份日数，依次类推。 
#     2、bit12表示闰月日数，1为30天，0为29天。bit17~bit14表示第几月是闰月(注：为0表示该年无闰月) 
# 数据来源: http://data.weather.gov.hk/gts/time/conversion1_text_c.htm
# 由Jim Kent编写python爬虫强力分析
#####################################################################################
g_lunar_month_day = [
    0x00752, 0x00ea5, 0x0ab2a, 0x0064b, 0x00a9b, 0x09aa6, 0x0056a, 0x00b59, 0x04baa, 0x00752, # 1901 ~ 1910 
    0x0cda5, 0x00b25, 0x00a4b, 0x0ba4b, 0x002ad, 0x0056b, 0x045b5, 0x00da9, 0x0fe92, 0x00e92, # 1911 ~ 1920 
    0x00d25, 0x0ad2d, 0x00a56, 0x002b6, 0x09ad5, 0x006d4, 0x00ea9, 0x04f4a, 0x00e92, 0x0c6a6, # 1921 ~ 1930 
    0x0052b, 0x00a57, 0x0b956, 0x00b5a, 0x006d4, 0x07761, 0x00749, 0x0fb13, 0x00a93, 0x0052b, # 1931 ~ 1940 
    0x0d51b, 0x00aad, 0x0056a, 0x09da5, 0x00ba4, 0x00b49, 0x04d4b, 0x00a95, 0x0eaad, 0x00536, # 1941 ~ 1950 
    0x00aad, 0x0baca, 0x005b2, 0x00da5, 0x07ea2, 0x00d4a, 0x10595, 0x00a97, 0x00556, 0x0c575, # 1951 ~ 1960 
    0x00ad5, 0x006d2, 0x08755, 0x00ea5, 0x0064a, 0x0664f, 0x00a9b, 0x0eada, 0x0056a, 0x00b69, # 1961 ~ 1970 
    0x0abb2, 0x00b52, 0x00b25, 0x08b2b, 0x00a4b, 0x10aab, 0x002ad, 0x0056d, 0x0d5a9, 0x00da9, # 1971 ~ 1980 
    0x00d92, 0x08e95, 0x00d25, 0x14e4d, 0x00a56, 0x002b6, 0x0c2f5, 0x006d5, 0x00ea9, 0x0af52, # 1981 ~ 1990 
    0x00e92, 0x00d26, 0x0652e, 0x00a57, 0x10ad6, 0x0035a, 0x006d5, 0x0ab69, 0x00749, 0x00693, # 1991 ~ 2000 
    0x08a9b, 0x0052b, 0x00a5b, 0x04aae, 0x0056a, 0x0edd5, 0x00ba4, 0x00b49, 0x0ad53, 0x00a95, # 2001 ~ 2010 
    0x0052d, 0x0855d, 0x00ab5, 0x12baa, 0x005d2, 0x00da5, 0x0de8a, 0x00d4a, 0x00c95, 0x08a9e, # 2011 ~ 2020 
    0x00556, 0x00ab5, 0x04ada, 0x006d2, 0x0c765, 0x00725, 0x0064b, 0x0a657, 0x00cab, 0x0055a, # 2021 ~ 2030 
    0x0656e, 0x00b69, 0x16f52, 0x00b52, 0x00b25, 0x0dd0b, 0x00a4b, 0x004ab, 0x0a2bb, 0x005ad, # 2031 ~ 2040 
    0x00b6a, 0x04daa, 0x00d92, 0x0eea5, 0x00d25, 0x00a55, 0x0ba4d, 0x004b6, 0x005b5, 0x076d2, # 2041 ~ 2050 
    0x00ec9, 0x10f92, 0x00e92, 0x00d26, 0x0d516, 0x00a57, 0x00556, 0x09365, 0x00755, 0x00749, # 2051 ~ 2060 
    0x0674b, 0x00693, 0x0eaab, 0x0052b, 0x00a5b, 0x0aaba, 0x0056a, 0x00b65, 0x08baa, 0x00b4a, # 2061 ~ 2070 
    0x10d95, 0x00a95, 0x0052d, 0x0c56d, 0x00ab5, 0x005aa, 0x085d5, 0x00da5, 0x00d4a, 0x06e4d, # 2071 ~ 2080 
    0x00c96, 0x0ecce, 0x00556, 0x00ab5, 0x0bad2, 0x006d2, 0x00ea5, 0x0872a, 0x0068b, 0x10697, # 2081 ~ 2090 
    0x004ab, 0x0055b, 0x0d556, 0x00b6a, 0x00752, 0x08b95, 0x00b45, 0x00a8b, 0x04a4f, ]


#农历数据 每个元素的存储格式如下： 
#    12~7         6~5    4~0  
#  离元旦多少天  春节月  春节日  
#####################################################################################
g_lunar_year_day = [
    0x18d3, 0x1348, 0x0e3d, 0x1750, 0x1144, 0x0c39, 0x15cd, 0x1042, 0x0ab6, 0x144a, # 1901 ~ 1910 
    0x0ebe, 0x1852, 0x1246, 0x0cba, 0x164e, 0x10c3, 0x0b37, 0x14cb, 0x0fc1, 0x1954, # 1911 ~ 1920 
    0x1348, 0x0dbc, 0x1750, 0x11c5, 0x0bb8, 0x15cd, 0x1042, 0x0b37, 0x144a, 0x0ebe, # 1921 ~ 1930 
    0x17d1, 0x1246, 0x0cba, 0x164e, 0x1144, 0x0bb8, 0x14cb, 0x0f3f, 0x18d3, 0x1348, # 1931 ~ 1940 
    0x0d3b, 0x16cf, 0x11c5, 0x0c39, 0x15cd, 0x1042, 0x0ab6, 0x144a, 0x0e3d, 0x17d1, # 1941 ~ 1950 
    0x1246, 0x0d3b, 0x164e, 0x10c3, 0x0bb8, 0x154c, 0x0f3f, 0x1852, 0x1348, 0x0dbc, # 1951 ~ 1960 
    0x16cf, 0x11c5, 0x0c39, 0x15cd, 0x1042, 0x0a35, 0x13c9, 0x0ebe, 0x17d1, 0x1246, # 1961 ~ 1970 
    0x0d3b, 0x16cf, 0x10c3, 0x0b37, 0x14cb, 0x0f3f, 0x1852, 0x12c7, 0x0dbc, 0x1750, # 1971 ~ 1980 
    0x11c5, 0x0c39, 0x15cd, 0x1042, 0x1954, 0x13c9, 0x0e3d, 0x17d1, 0x1246, 0x0d3b, # 1981 ~ 1990 
    0x16cf, 0x1144, 0x0b37, 0x144a, 0x0f3f, 0x18d3, 0x12c7, 0x0dbc, 0x1750, 0x11c5, # 1991 ~ 2000 
    0x0bb8, 0x154c, 0x0fc1, 0x0ab6, 0x13c9, 0x0e3d, 0x1852, 0x12c7, 0x0cba, 0x164e, # 2001 ~ 2010 
    0x10c3, 0x0b37, 0x144a, 0x0f3f, 0x18d3, 0x1348, 0x0dbc, 0x1750, 0x11c5, 0x0c39, # 2011 ~ 2020 
    0x154c, 0x0fc1, 0x0ab6, 0x144a, 0x0e3d, 0x17d1, 0x1246, 0x0cba, 0x15cd, 0x10c3, # 2021 ~ 2030 
    0x0b37, 0x14cb, 0x0f3f, 0x18d3, 0x1348, 0x0dbc, 0x16cf, 0x1144, 0x0bb8, 0x154c, # 2031 ~ 2040 
    0x0fc1, 0x0ab6, 0x144a, 0x0ebe, 0x17d1, 0x1246, 0x0cba, 0x164e, 0x1042, 0x0b37, # 2041 ~ 2050 
    0x14cb, 0x0fc1, 0x18d3, 0x1348, 0x0dbc, 0x16cf, 0x1144, 0x0a38, 0x154c, 0x1042, # 2051 ~ 2060 
    0x0a35, 0x13c9, 0x0e3d, 0x17d1, 0x11c5, 0x0cba, 0x164e, 0x10c3, 0x0b37, 0x14cb, # 2061 ~ 2070 
    0x0f3f, 0x18d3, 0x12c7, 0x0d3b, 0x16cf, 0x11c5, 0x0bb8, 0x154c, 0x1042, 0x0ab6, # 2071 ~ 2080 
    0x13c9, 0x0e3d, 0x17d1, 0x1246, 0x0cba, 0x164e, 0x10c3, 0x0bb8, 0x144a, 0x0ebe, # 2081 ~ 2090 
    0x1852, 0x12c7, 0x0d3b, 0x16cf, 0x11c5, 0x0c39, 0x154c, 0x0fc1, 0x0a35, 0x13c9, # 2091 ~ 2100 
    ]

#==================================================================================

from datetime import date, datetime
import calendar

START_YEAR = 1901

month_DAY_BIT = 12
month_NUM_BIT = 13

#　todo：正月初一 == 春节   腊月二十九/三十 == 除夕
yuefeng = ["正月", "二月", "三月", "四月", "五月", "六月", "七月", "八月", "九月", "十月", "冬月", "腊月"]
riqi = ["初一", "初二", "初三", "初四", "初五", "初六", "初七", "初八", "初九", "初十",
    "十一", "十二", "十三", "十四", "十五", "十六", "十七", "十八", "十九", "廿十",
    "廿一", "廿二", "廿三", "廿四", "廿五", "廿六", "廿七", "廿八", "廿九", "三十"]

xingqi = ["星期一", "星期二", "星期三", "星期四", "星期五", "星期六", "星期日"]

tiangan   = ["甲", "乙", "丙", "丁", "戊", "己", "庚", "辛", "壬", "癸"]
dizhi     = ["子", "丑", "寅", "卯", "辰", "巳", "午", "未", "申", "酉", "戌", "亥"]
shengxiao = ["鼠", "牛", "虎", "兔", "龙", "蛇", "马", "羊", "猴", "鸡", "狗", "猪"]

# todo：添加节气
jieqi = [
    "小寒", "大寒",  # 1月
    "立春", "雨水",  # 2月
    "惊蛰", "春分",  # 3月
    "清明", "谷雨",  # 4月
    "立夏", "小满",  # 5月
    "芒种", "夏至",  # 6月
    "小暑", "大暑",  # 7月
    "立秋", "处暑",  # 8月
    "白露", "秋分",  # 9月
    "寒露", "霜降",  # 10月
    "立冬", "小雪",  # 11月
    "大雪", "冬至"]  # 12月

def change_year(num):
    dx = ["零", "一", "二", "三", "四", "五", "六", "七", "八", "九", "十"]
    tmp_str = ""
    for i in str(num):
        tmp_str += dx[int(i)]
    return tmp_str

def week_str(tm):
    return xingqi[tm.weekday()]

def lunar_day(day):
    return riqi[(day - 1) % 30]

def lunar_day1(month, day):
    if day == 1:
        return lunar_month(month)
    else:
        return riqi[day - 1]

def lunar_month(month):
    leap = (month>>4)&0xf
    m = month&0xf
    month = yuefeng[(m - 1) % 12]
    if leap == m:
        month = "闰" + month
    return month

def lunar_year(year):
    return tiangan[(year - 4) % 10] + dizhi[(year - 4) % 12] + '[' + shengxiao[(year - 4) % 12] + ']'

# 返回：
# a b c
# 闰几月，该闰月多少天 传入月份多少天
def lunar_month_days(lunar_year, lunar_month):
    if (lunar_year < START_YEAR):
        return 30

    leap_month, leap_day, month_day = 0, 0, 0 # 闰几月，该月多少天 传入月份多少天

    tmp = g_lunar_month_day[lunar_year - START_YEAR]

    if tmp & (1<<(lunar_month-1)):
        month_day = 30
    else:
        month_day = 29

    # 闰月
    leap_month = (tmp >> month_NUM_BIT) & 0xf
    if leap_month:
        if (tmp & (1<<month_DAY_BIT)):
            leap_day = 30
        else:
            leap_day = 29

    return (leap_month, leap_day, month_day)

# 算农历日期
# 返回的月份中，高4bit为闰月月份，低4bit为其它正常月份
def get_ludar_date(tm):
    year, month, day = tm.year, 1, 1
    code_data = g_lunar_year_day[year - START_YEAR]
    days_tmp = (code_data >> 7) & 0x3f
    chunjie_d = (code_data >> 0) & 0x1f
    chunjie_m = (code_data >> 5) & 0x3
    span_days = (tm - datetime(year, chunjie_m, chunjie_d)).days
    #print("span_day: ", days_tmp, span_days, chunjie_m, chunjie_d)

    # 日期在该年农历之后
    if (span_days >= 0):
        (leap_month, foo, tmp) = lunar_month_days(year, month)
        while span_days >= tmp:
            span_days -= tmp
            if (month == leap_month):
                (leap_month, tmp, foo) = lunar_month_days(year, month) # 注：tmp变为闰月日数
                if (span_days < tmp): # 指定日期在闰月中
                    month = (leap_month<<4) | month
                    break
                span_days -= tmp
            month += 1 # 此处累加得到当前是第几个月
            (leap_month, foo, tmp) = lunar_month_days(year, month)
        day += span_days
        return year, month, day
    # 倒算日历
    else:
        month = 12
        year -= 1
        (leap_month, foo, tmp) = lunar_month_days(year, month)
        while abs(span_days) >= tmp:
            span_days += tmp
            month -= 1
            if (month == leap_month):
                (leap_month, tmp, foo) = lunar_month_days(year, month)
                if (abs(span_days) < tmp): # 指定日期在闰月中
                    month = (leap_month<<4) | month
                    break
                span_days += tmp
            (leap_month, foo, tmp) = lunar_month_days(year, month)
        day += (tmp + span_days) # 从月份总数中倒扣 得到天数
        return year, month, day

def _show_month(tm):
    (year, month, day) = get_ludar_date(tm)
    print("%d年%d月%d日" % (tm.year, tm.month, tm.day), week_str(tm), end='')
    print("\t农历 %s年 %s年%s%s " % (lunar_year(year), change_year(year), lunar_month(month), lunar_day(day))) # 根据数组索引确定
    print("一\t二\t三\t四\t五\t六\t日")

    c = calendar.Calendar(0)
    ds = [d for d in c.itermonthdays(tm.year, tm.month)]

    #print(len(ds), ds)
    # 利用calendar直接获取指定年月日期
    count = 0
    for d in ds:
        if d == 0:
            print("\t", end='')
            count += 1
            continue

        (year, month, day) = get_ludar_date(datetime(tm.year, tm.month, d))

        if count % 7 == 0:
            print("\n", end='')
        d_str = str(d)
        if d == tm.day:
            d_str = "*" + d_str
        print("%s\t" % (d_str + lunar_day1(month, day)), end='')
        count += 1
    print("")


def show_month(year, month, day):
    if year > 2100 or year < 1901:
        return
    if month > 13 or month < 1:
        return

    tmp = datetime(year, month, day)
    _show_month(tmp)

def this_month():
    #print(calendar.month(datetime.now().year, datetime.now().month))
    #print('--------------------------')
    show_month(datetime.now().year, datetime.now().month, datetime.now().day)

this_month()
show_month(2034, 1, 1)

运行结果：

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2017年2月14日 星期三    农历 丁酉[鸡]年 二零一七年正月十八 
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2034年1月1日 星期日     农历 癸丑[牛]年 二零三三年闰冬月十一 
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30十一  31十二

参考：
http://www.cnblogs.com/chjbbs/p/5704326.html
http://www.jb51.net/article/49368.html

李迟 2017年2月14日 周二 晚