MongoDB - 聚合查询

2022-11-24 18:06:25

聚合管道

聚合框架是 MongoDB 中的一组分析工具，可以对一个或多个集合中的文档进行分析。

MongoDB 的聚合框架基于管道的概念：首先从集合中获取到输入，然后将输入的文档传递到一个或多个阶段，每个阶段都将之前阶段输出的内容作为输入，终得到一个聚合结果作为输出。

上面的图是一个比较宽泛的管道流程图。这里展示一个 MongoDB 聚合语句映射到管道之后的情况：

在这里可以看得出，aggregate([{}, {}]) 是一个聚合语句，在函数的数组中，每一个对象都是一个阶段，$match 应该就是一个筛选文档的阶段，$group 应该就是一个分组汇总的阶段。

管道阶段

使用聚合框架重要的就是熟悉操作的语法，以及将这些语法构建成管道当中的阶段。

在 MongoDB 聚合框架中，每一个阶段都必须要规定一个特定的阶段运算符，这些阶段运算符表明了阶段的执行规则，可以到官方文档上查看更多、更详细的内容。

常见操作

常见的操作应该是能与普通查询语句对应上的操作，如查询、投影、排序、跳过、限制等等。虽然这些在一个 find() 语句中就能实现。

常使用的操作就是查询，也可以说是筛选、过滤，在聚合框架中使用 $match 来表明这是一个筛选文档的阶段。如下是其使用语法：

 { $match: { <query> } }

第二个则是投影，这个阶段可以修改输入文档的结构，通常是重命名、增加、删除属性，也可以通过表达式创建计算结果以及嵌套文档。如下是其使用语法：

 // <field>: <1 or true>
// <field>: <0 or false>
// <field>: <expression>
{ $project: { <specification(s)> } }

排序、跳过、限制都比较容易理解，实际上可以与 find() 结果的游标支持的函数做联系。如下是其使用语法：

 // 排序
{ $sort: { <field1>: <sort order>, <field2>: <sort order> ... } }
// 跳过
{ $skip: <positive 64-bit integer> }
// 限制
{ $limit: <positive 64-bit integer> }

上述 5 个阶段是常用的阶段，在使用时需要注重它们的效率，一般会使用这样的顺序去构建管道：

通过筛选语句过滤指定集合，得到符合要求的文档列表；
如果排序非常重要，这一个阶段需要在过滤文档之后；
如果需要做分页功能，应该是先执行跳过的阶段，然后再到限制的阶段；
后，执行投影阶段（进入投影阶段的文档应该尽量少）。

条件组累加器

在一些阶段操作中，MongoDB 支持使用累加器来增强聚合功能，这里说的累加器泛指求和、平均值、大值、小值等功能的操作符。

算术运算

这里的算术运算不是统称的四则运算，指的是与数学相关的运算，如平均值、求和等。

$avg 累加器用于计算平均值，通过是直接指定一个键名即可，使用 { $avg: "$keyName" } 这样的语法。

$sum 累加器用于计算指定键的和，也是直接指定一个键名即可，使用 { $sum: "$keyName" } 这样的语法。

值运算

累加器支持的值包括这些：小值、大值、大的 n 个值。

小值和大值的理解都比较容易，使用也比较容易。小值使用了 { $min: "$keyName" } 这样的语法，大值使用了 { $max: "$keyName" } 这样的语法。

大的 n 个值是在 5.2 版本新增的累加器，其作用是通过指定输入的键，得到这些键值中排序后大的 n 个值，其语法如下：

 {
    $maxN: {
        // 指定键名  input: "$score"
        input: <expression>,
        // 指定数量  n: 3
        n: <expression>
    }
}

数组提取

这里的数组提取指的是提取数组中的某个元素，现在能支持到的就是提取出数组中的前 n 个元素、后 n 个元素。

在这里可以使用 $first、$firstN、$last、$lastN 这样的运算符，它们的语法分别如下：

 { $first: <expression> }
 
{
    $firstN: {
        input: <expression>,
        n: <expression>
    }
}
 
{ $last: <expression> }
 
{
    $lastN: {
        input: <expression>,
        n: <expression>
    }
}

其他运算

除了上述的累加器，聚合框架还有非常多其他的累加器，这里简单列一下：

$accumulator: 返回自定义累加器函数的结果
$addToSet: 返回一个无重复值的数组
$bottom: 返回指定排序规则后后 1 个元素
$bottomN: 返回指定排序规则后后 n 个元素
$count: 返回文档的计数
$mergeObjects: 返回合并多个对象之后的结果
$push: 返回一个可以有重复值的数组
$stdDevPop: 返回输入值的总体标准差
$stdDevSamp: 返回输入值的样本标准差

这些累加器都有各自的用法，使用得当可实现非常强大的数据分析功能，完整的内容可以到官方文档上查看。

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MongoDB资料专区

创建时间：2020-05-08 13:54:47

MongoDB是一个介于关系数据库和非关系数据库之间的产品。MongoDB是一个基于分布式文件存储 [1] 的数据库。由C++语言编写。旨在为WEB应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案。

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	// 不返回 _id 字段
	{ $project: { _id: } }
	// 不返回指定的 field 字段
	{ $project: { <field>: } }

	// 将 author 嵌套文档下 last 属性赋值给 lastName 属性
	{ $project: { lastName: "$author.last" } }
	// 上述的功能里，对于嵌套文档和内嵌数组返回的结果是不一样的，数组会继承下来

	// 投影支持类似于三元运算的表达式
	{ $project: { lastName: {
	$cond: {
	if: { $eq: [ "", "$author.last" ] },
	then: "$$REMOVE",
	else: "$author.last",
	}
	} } }

	// 原始文档
	{
	"clothesId": "123456",
	"sizeList": ["S", "M", "L"]
	}

	// 展开后的文档
	{
	"clothesId": "123456",
	"sizeList": "S"
	}
	{
	"clothesId": "123456",
	"sizeList": "M"
	}
	{
	"clothesId": "123456",
	"sizeList": "L"
	}

	{
	$group: {
	// 分组的标识
	_id: <expression>,
	<field1>: { <accumulator1> : <expression1> },
	...
	}
	}

	{
	$group: {
	// 对类型进行分组
	_id: "type",
	// 这里是求和，一个文档记作 1 个，即对同类型的文档进行计数
	count: { $sum: 1 },
	}
	}