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Python之日期與時間處理模組（date和datetime）

高洛峰

Feb 20, 2017 am 10:10 AM

前言

在開發工作中，我們常需要用到日期與時間，如：

作為日誌資訊的內容輸出
用日期計算某個功能的執行時間命名一個日誌檔案的名稱
記錄或展示某文章的發布或修改時間
其他
Python中提供了多個功能模組、作業的內建：time datetime模組和calendar模組。其中time模組是透過呼叫C函式庫實現的，所以有些方法在某些平台上可能無法調用，但是其提供的大部分介面與C標準函式庫time.h基本上一致。 time模組相比，datetime模組提供的介面更直覺、易用，功能也更強大。

一、相關術語的解釋

UTC time Coordinated Universal Time，世界協調時，又稱格林尼治天文時間、世界標準時間。與UTC time對應的是各時區的local time，東N區的時間比UTC時間早N個小時，因此UTC time + N小時即為東N區的本地時間；而西N區時間比UTC時間晚N小時，即UTC time - N小時即為西N區的本地時間；中國在東8區，因此比UTC時間早8小時，可以以UTC+8進行表示。

epoch time 表示時間開始的起點；它是一個特定的時間，不同平台上這個時間點的值不太相同，對於Unix而言，epoch time為1970-01-01 00:00:00 UTC 。
timestamp（時間戳）也稱為Unix時間或POSIX時間；它是一種時間表示方式，表示從格林尼治時間1970年1月1日0時0分0秒開始到現在所經過的毫秒數，其值為float類型。但是有些程式語言的相關方法回傳的是秒數（Python就是這樣），這個需要看方法的文檔說明。需要說明的是時間戳記是個差值，其值與時區無關。
二、時間的表現形式

常見的時間表示形式為：

嗎

常見的時間表示形式為：

表示形式：
time模組的time.struct_time

datetime模組的datetime類

關於datetime模組的structdate類會在下面做詳細講解類會在下面做詳細說。
time.struct_time包含以下屬性：

下標/索引

屬性名稱

年份，如20171 tm_mon月份，取值範圍為[1, 12]2tm_mday一個月中的第幾天，取值範圍為[1-31] tm_hour小時，取值範圍為[0-23]4tm_min分鐘，取值範圍為[0, 59]為[0, 61]一個星期中的第幾天，取值範圍為[0-6]，0表示法中的第幾天，取值範圍為[1, 366]8tm_isdst是否為夏令時，可取值為：0 , 1 或-1是否為夏令時，可取值為：0 , 1 或-1

tm_wday

屬性值的取得方式有兩種：

可以把它當作一個特殊的有序不可變序列透過下標/索引取得各個元素的值，如t [0]
也可以透過.屬性名的方式來取得各個元素的值，如t.tm_year。

需要說明的是struct_time實例的各個屬性都是唯讀的，不可修改。

三、 time模組

time模組主要用於時間存取和轉換，這個模組提供了各種與時間相關的函數。

1.函數列表

方法/屬性	描述
time.altzone	傳回與utc時間的時間差，以秒為單位（西區該值為正，東區該值為負）。其表示的是本地DST 時區的偏移量，只有daylight非0時才使用。
time.clock()	傳回目前進程所消耗的處理器運行時間秒數（不包括sleep時間），值為小數；該方法Python3. 3改成了time.process_time()
time.asctime([t])	將一個tuple或struct_time形式的時間（可以透過gmtime()和localtime()方法取得）轉換為一個24個字元的時間字串，格式為: "Fri Aug 19 11:14:16 2016"。如果參數t未提供，則取localtime()的回傳值作為參數。
time.ctime([secs])	功能同上，將一個秒數時間戳表示的時間轉換為一個表示當前本地時間的字串。如果參數secs沒有提供或值為None，則取time()方法的回傳值作為預設值。 ctime(secs)等價於asctime(localtime(secs))
time.time()	回傳時間戳記（自1970-1-1 0:00 :00 至今所經歷的秒數）
time.localtime([secs])	傳回以指定時間戳對應的本地時間的struct_time物件（可以透過下標，也可以透過.屬性名的方式來引用內部屬性）格式
time.localtime(time.time() + n*3600)	返回n小時後本地時間的struct_time物件格式（可以用來實作類似crontab的功能）
time.gmtime([secs])	傳回指定時間戳對應的utc時間的struct_time物件格式（與目前本地時間差8小時）
time.gmtime(time.time() + n*3600)	返回n小時後utc時間的struct_time物件（可以透過.屬性名的方式來引用內部屬性）格式
time.strptime(time_str, time_format_str)	將時間字串轉換為struct_time時間對象，如：time.strptime('2017-01-13 17:07', '%Y-%m-%d %H:%M')
time.mktime(struct_time_instance)	將struct_time物件實例轉換成時間戳記
time.strftime(time_format_str, struct_time_instance)	將struct_time物件實例轉換成字串

2.練習

取得時間戳格式的時間

>>> time.time()
1486188022.862

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取得struct_time格式的時間

>>> time.localtime()
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=2, tm_mday=4, tm_hour=14, tm_min=2, tm_sec=34, tm_wday=5, tm_yday=35, tm_isdst=0)
>>> time.gmtime()
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=2, tm_mday=4, tm_hour=6, tm_min=2, tm_sec=56, tm_wday=5, tm_yday=35, tm_isdst=0)

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取得字串格式的時間

>>> time.ctime()
&#39;Sat Feb 04 14:06:42 2017&#39;
>>> time.asctime()
&#39;Sat Feb 04 14:06:47 2017&#39;

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時間戳格式轉struct_time格式時間

>>> t1 = time.time()
>>> print(t1)
1486188476.9
>>> t2 = time.localtime(t1)
>>> print(t2)
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=2, tm_mday=4, tm_hour=14, tm_min=7, tm_sec=56, tm_wday=5, tm_yday=35, tm_isdst=0)
>>> t3 = time.gmtime(t1)
>>> print(t3)
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=2, tm_mday=4, tm_hour=6, tm_min=7, tm_sec=56, tm_wday=5, tm_yday=35, tm_isdst=0)
>>>

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字串格式轉struct_time格式時間

>>> time.strptime(&#39;Sat Feb 04 14:06:42 2017&#39;)
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=2, tm_mday=4, tm_hour=14, tm_min=6, tm_sec=42, tm_wday=5, tm_yday=35, tm_isdst=-1)
>>> time.strptime(&#39;Sat Feb 04 14:06:42 2017&#39;, &#39;%a %b %d %H:%M:%S %Y&#39;)
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=2, tm_mday=4, tm_hour=14, tm_min=6, tm_sec=42, tm_wday=5, tm_yday=35, tm_isdst=-1)
>>> time.strptime(&#39;2017-02-04 14:12&#39;, &#39;%Y-%m-%d %H:%M&#39;)
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=2, tm_mday=4, tm_hour=14, tm_min=12, tm_sec=0, tm_wday=5, tm_yday=35, tm_isdst=-1)
>>> time.strptime(&#39;2017/02/04 14:12&#39;, &#39;%Y/%m/%d %H:%M&#39;)
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=2, tm_mday=4, tm_hour=14, tm_min=12, tm_sec=0, tm_wday=5, tm_yday=35, tm_isdst=-1)
>>> time.strptime(&#39;201702041412&#39;, &#39;%Y%m%d%H%M&#39;)
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=2, tm_mday=4, tm_hour=14, tm_min=12, tm_sec=0, tm_wday=5, tm_yday=35, tm_isdst=-1)

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struct_time格式轉字串格式時間

>>> time.strftime(&#39;%Y-%m-%d %H:%M&#39;, time.localtime())
&#39;2017-02-04 14:19&#39;

struct_time格式转时间戳格式时间
>>> time.mktime(time.localtime())
1486189282.0

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3. 時間格式轉換

時間戳格式的時間與字串格式的時間雖然可以透過ctime ([secs])方法進行轉換，但是字串格式較不適應中國國情。因此，整體而言，它們不能直接進行轉換，需要透過struct_time作為中介，轉換關係如下：

Python之日期與時間處理模組（date和datetime）

說明：上面的'%H:%M:%S ' 可以直接用'%X' 代替。

四、 datetime模組

datetime模組提供了處理日期和時間的類，既有簡單的方式，又有複雜的方式。它雖然支援日期和時間演算法，但其實現的重點是為輸出格式化和操作提供高效的屬性提取功能。

1. datetime模組中定義的類別

datetime模組定義了以下幾個類別：

類別名稱	描述
datetime.date	表示日期，常用的屬性有：year, month和day
datetime.time	表示時間，常用屬性有：hour, minute, second, microsecond
datetime.datetime	表示日期時間
datetime.timedelta	表示兩個date、time、datetime實例之間的時間間隔，解析度（最小單位）可達微秒
datetime.tzinfo	時區相關資訊物件的抽象基底類別。它們由datetime和time類別使用，以提供自訂時間的而調整。
datetime.timezone	Python 3.2中新增的功能，實作tzinfo抽象基類的類，表示與UTC的固定偏移量

需要說明的是：這些類別的物件都是不可變的。

類別之間的關係：

object
 date
 datetime
 time
 timedelta
 tzinfo
 timezone

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2. datetime模組中定義的常數

常數名稱	描述
datetime.MINYEAR	datetime.date或datetime.datetime物件所允許的年份的最小值，值為1
datetime.MAXYEAR	datetime. date或datetime.datetime物件所允許的年份的最大值，只為9999

3. datetime.date類別

datetime.date類別的定義

class datetime.date(year, month, day)

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year, month 和day都是是必須參數，各參數的值範圍為：

參數名稱	取值範圍
year	[MINYEAR, MAXYEAR]
month	[1, 12]
day	[1, 指定年份的月份中的天數]

類別方法和屬性

類別方法/屬性名稱	描述
date.max	date物件所能表示的最大日期：9999-12-31
date.min	date物件所能表示的最小日誌：00001-01-01
date.resoluation	date物件表示的日期的最小單位：天
date.today()	傳回一個表示目前本地日期的date物件
date.fromtimestamp(timestamp)	根據跟定的時間戳，傳回一個date物件

对象方法和属性

对象方法/属性名称	描述
d.year	年
d.month	月
d.day	日
d.replace(year[, month[, day]])	生成并返回一个新的日期对象，原日期对象不变
d.timetuple()	返回日期对应的time.struct_time对象
d.toordinal()	返回日期是是自 0001-01-01 开始的第多少天
d.weekday()	返回日期是星期几，[0, 6]，0表示星期一
d.isoweekday()	返回日期是星期几，[1, 7], 1表示星期一
d.isocalendar()	返回一个元组，格式为：(year, weekday, isoweekday)
d.isoformat()	返回‘YYYY-MM-DD'格式的日期字符串
d.strftime(format)	返回指定格式的日期字符串，与time模块的strftime(format, struct_time)功能相同

实例

>>> import time
>>> from datetime import date
>>>
>>> date.max
datetime.date(9999, 12, 31)
>>> date.min
datetime.date(1, 1, 1)
>>> date.resolution
datetime.timedelta(1)
>>> date.today()
datetime.date(2017, 2, 4)
>>> date.fromtimestamp(time.time())
datetime.date(2017, 2, 4)
>>>
>>> d = date.today()
>>> d.year
2017
>>> d.month
2
>>> d.day
4
>>> d.replace(2016)
datetime.date(2016, 2, 4)
>>> d.replace(2016, 3)
>>> d.replace(2016, 3, 2)
datetime.date(2016, 3, 2)
>>> d.timetuple()
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=2, tm_mday=4, tm_hour=0, tm_min=0, tm_sec=0, tm_wday=5, tm_yday=35, tm_isdst=-1)
>>> d.toordinal()
736364
>>> d.weekday()
5
>>> d.isoweekday()
6
>>> d.isocalendar()
(2017, 5, 6)
>>> d.isoformat()
&#39;2017-02-04&#39;
>>> d.ctime()
&#39;Sat Feb 4 00:00:00 2017&#39;
>>> d.strftime(&#39;%Y/%m/%d&#39;)
&#39;2017/02/04&#39;

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4. datetime.time类

time类的定义

class datetime.time(hour, [minute[, second, [microsecond[, tzinfo]]]])

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hour为必须参数，其他为可选参数。各参数的取值范围为：

参数名称	取值范围
hour	[0, 23]
minute	[0, 59]
second	[0, 59]
microsecond	[0, 1000000]
tzinfo	tzinfo的子类对象，如timezone类的实例

类方法和属性

类方法/属性名称	描述
time.max	time类所能表示的最大时间：time(23, 59, 59, 999999)
time.min	time类所能表示的最小时间：time(0, 0, 0, 0)
time.resolution	时间的最小单位，即两个不同时间的最小差值：1微秒

对象方法和属性

对象方法/属性名称	描述
t.hour	时
t.minute	分
t.second	秒
t.microsecond	微秒
t.tzinfo	返回传递给time构造方法的tzinfo对象，如果该参数未给出，则返回None
t.replace(hour[, minute[, second[, microsecond[, tzinfo]]]])	生成并返回一个新的时间对象，原时间对象不变
t.isoformat()	返回一个‘HH:MM:SS.%f'格式的时间字符串
t.strftime()	返回指定格式的时间字符串，与time模块的strftime(format, struct_time)功能相同

实例

>>> from datetime import time
>>>
>>> time.max
datetime.time(23, 59, 59, 999999)
>>> time.min
datetime.time(0, 0)
>>> time.resolution
datetime.timedelta(0, 0, 1)
>>>
>>> t = time(20, 5, 40, 8888)
>>> t.hour
20
>>> t.minute
5
>>> t.second
40
>>> t.microsecond
8888
>>> t.tzinfo
>>>
>>> t.replace(21)
datetime.time(21, 5, 40, 8888)
>>> t.isoformat()
&#39;20:05:40.008888&#39;
>>> t.strftime(&#39;%H%M%S&#39;)
&#39;200540&#39;
>>> t.strftime(&#39;%H%M%S.%f&#39;)
&#39;200540.008888&#39;

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5. datetime.datetime类

datetime类的定义

复制代码代码如下:

class datetime.datetime(year, month, day, hour=0, minute=0, second=0, microsecond=0, tzinfo=None)

year, month 和 day是必须要传递的参数， tzinfo可以是None或tzinfo子类的实例。

各参数的取值范围为：

参数名称	取值范围
year	[MINYEAR, MAXYEAR]
month	[1, 12]
day	[1, 指定年份的月份中的天数]
hour	[0, 23]
minute	[0, 59]
second	[0, 59]
microsecond	[0, 1000000]
tzinfo	tzinfo的子类对象，如timezone类的实例

如果一個參數超出了這些範圍，會造成ValueError異常。

類別方法與屬性

ate類datetime.utcnow() (date, time)把指定的date和time物件整合成一個datetime物件datetime.strptime(date_str, format)將時間物件轉換為datetime

類別方法/屬性名稱	描述
datetime.now([tz])	傳回指定時區日期時間的datetime對象，如果不指定tz參數則結果同上
datetime.utcnow()	返回目前的date日
datetime.fromtimestamp(timestamp[, tz])	根據指定的時間戳創建一個datetime物件
datetime.utcfromtimestamp(timestamp)


物件方法/屬性名稱	描述

, dt .minute, dt.second

時、分、秒

dt.microsecond, dt.tzinfo微秒、時區資訊dt.date( dt.time()dt.timetz()產生並傳回一個新的datetime對象，如果所有參數都沒有指定，則回傳一個與原datetime物件相同的物件回傳datetime物件對應的tuple（不含tzinfo）

取得datetime對象對應的time對象， tzinfo 為None

dt.replace([year[, month[, day[, hour[, minute[, second[, microsecond[, tzinfo]]]]]]])

dt.timetuple()

dt.物件對應的utc時間的tuple（不包括tzinfo）

dt.toordinal()

同date物件

dt.weekday()

同date獨享

dt.isoformat([sep])

返回一個'%Y-%m-%d

dt.ctime()

time (time.mktime(d.timetuple()))

dt.strftime(format)

傳回指定格式的時間字串

实例

>>> from datetime import datetime, timezone
>>>
>>> datetime.today()
datetime.datetime(2017, 2, 4, 20, 44, 40, 556318)
>>> datetime.now()
datetime.datetime(2017, 2, 4, 20, 44, 56, 572615)
>>> datetime.now(timezone.utc)
datetime.datetime(2017, 2, 4, 12, 45, 22, 881694, tzinfo=datetime.timezone.utc)
>>> datetime.utcnow()
datetime.datetime(2017, 2, 4, 12, 45, 52, 812508)
>>> import time
>>> datetime.fromtimestamp(time.time())
datetime.datetime(2017, 2, 4, 20, 46, 41, 97578)
>>> datetime.utcfromtimestamp(time.time())
datetime.datetime(2017, 2, 4, 12, 46, 56, 989413)
>>> datetime.combine(date(2017, 2, 4), t)
datetime.datetime(2017, 2, 4, 20, 5, 40, 8888)
>>> datetime.strptime(&#39;2017/02/04 20:49&#39;, &#39;%Y/%m/%d %H:%M&#39;)
datetime.datetime(2017, 2, 4, 20, 49)
>>> dt = datetime.now()
>>> dt
datetime.datetime(2017, 2, 4, 20, 57, 0, 621378)
>>> dt.year
2017
>>> dt.month
2
>>> dt.day
4
>>> dt.hour
20
>>> dt.minute
57
>>> dt.second
0
>>> dt.microsecond
621378
>>> dt.tzinfo
>>> dt.timestamp()
1486213020.621378
>>> dt.date()
datetime.date(2017, 2, 4)
>>> dt.time()
datetime.time(20, 57, 0, 621378)
>>> dt.timetz()
datetime.time(20, 57, 0, 621378)
>>> dt.replace()
datetime.datetime(2017, 2, 4, 20, 57, 0, 621378)
>>> dt.replace(2016)
datetime.datetime(2016, 2, 4, 20, 57, 0, 621378)
>>> dt.timetuple()
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=2, tm_mday=4, tm_hour=20, tm_min=57, tm_sec=0, tm_wday=5, tm_yday=35, tm_isdst=-1)
>>> dt.utctimetuple()
time.struct_time(tm_year=2017, tm_mon=2, tm_mday=4, tm_hour=20, tm_min=57, tm_sec=0, tm_wday=5, tm_yday=35, tm_isdst=0)
>>> dt.toordinal()
736364
>>> dt.weekday()
5
>>> dt.isocalendar()
(2017, 5, 6)
>>> dt.isoformat()
&#39;2017-02-04T20:57:00.621378&#39;
>>> dt.isoformat(sep=&#39;/&#39;)
&#39;2017-02-04/20:57:00.621378&#39;
>>> dt.isoformat(sep=&#39; &#39;)
&#39;2017-02-04 20:57:00.621378&#39;
>>> dt.ctime()
&#39;Sat Feb 4 20:57:00 2017&#39;
>>> dt.strftime(&#39;%Y%m%d %H:%M:%S.%f&#39;)
&#39;20170204 20:57:00.621378&#39;

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6. 使用datetime.datetime类对时间戳与时间字符串进行转换

Python之日期與時間處理模組（date和datetime）

7. datetime.timedelta类

timedelta对象表示连个不同时间之间的差值。如果使用time模块对时间进行算术运行，只能将字符串格式的时间和 struct_time格式的时间对象先转换为时间戳格式，然后对该时间戳加上或减去n秒，最后再转换回struct_time格式或字符串格式，这显然很不方便。而datetime模块提供的timedelta类可以让我们很方面的对datetime.date, datetime.time和datetime.datetime对象做算术运算，且两个时间之间的差值单位也更加容易控制。
这个差值的单位可以是：天、秒、微秒、毫秒、分钟、小时、周。

datetime.timedelta类的定义

复制代码代码如下:

class datetime.timedelta(days=0, seconds=0, microseconds=0, milliseconds=0, hours=0, weeks=0)

所有参数都是默认参数，因此都是可选参数。参数的值可以是整数或浮点数，也可以是正数或负数。内部值存储days、seconds 和 microseconds，其他所有参数都将被转换成这3个单位：

1毫秒转换为1000微秒
1分钟转换为60秒
1小时转换为3600秒
1周转换为7天

然后对这3个值进行标准化，使得它们的表示是唯一的：

microseconds : [0, 999999]
seconds : [0, 86399]
days : [-999999999, 999999999]

类属性

类属性名称	描述
timedelta.min	timedelta(-999999999)
timedelta.max	timedelta(days=999999999, hours=23, minutes=59, seconds=59, microseconds=999999)
timedelta.resolution	timedelta(microseconds=1)

实例方法和属性

实例方法/属性名称	描述
td.days	天 [-999999999, 999999999]
td.seconds	秒 [0, 86399]
td.microseconds	微秒 [0, 999999]
td.total_seconds()	时间差中包含的总秒数，等价于: td / timedelta(seconds=1)

方法/属性	描述
datetime.datetime.now()	返回当前本地时间（datetime.datetime对象实例）
datetime.datetime.fromtimestamp(timestamp)	返回指定时间戳对应的时间（datetime.datetime对象实例）
datetime.timedelta()	返回一个时间间隔对象，可以直接与datetime.datetime对象做加减操作

实例

>>> import datetime
>>>
>>> datetime.timedelta(365).total_seconds() # 一年包含的总秒数
31536000.0
>>> dt = datetime.datetime.now()
>>> dt + datetime.timedelta(3) # 3天后
datetime.datetime(2017, 2, 8, 9, 39, 40, 102821)
>>> dt + datetime.timedelta(-3) # 3天前
datetime.datetime(2017, 2, 2, 9, 39, 40, 102821)
>>> dt + datetime.timedelta(hours=3) # 3小时后
datetime.datetime(2017, 2, 5, 12, 39, 40, 102821)
>>> dt + datetime.timedelta(hours=-3) # 3小时前
datetime.datetime(2017, 2, 5, 6, 39, 40, 102821)
>>> dt + datetime.timedelta(hours=3, seconds=30) # 3小时30秒后 
datetime.datetime(2017, 2, 5, 12, 40, 10, 102821)

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五、时间格式码

time模块的struct_time以及datetime模块的datetime、date、time类都提供了strftime()方法，该方法可以输出一个指定格式的时间字符串。具体格式由一系列的格式码（格式字符）组成，Python最终调用的是各个平台C库的strftme()函数，因此各平台对全套格式码的支持会有所不同，具体情况需要参考该平台上的strftime(3)文档。下面列出了C标准（1989版）要求的所有格式码，它们在所有标准C实现的平台上都可以工作：

Python之日期與時間處理模組（date和datetime）

六、总结

那么Python中处理时间时，使用time模块好，还是用datetime模块好呢？就我个人而言，datetime模块基本上可以满足需要，且用起来确实比较方便。对于time模块，我只是在取当前时间的时间戳时会用到time.time()方法，当然也可以通过datetime.datetime.now().timestamp()来获取，只是显得复杂一点。我觉得还是看个人习惯吧，没有什么绝对的好坏之分。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持PHP中文网。

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