【mongoDB查詢進階】聚合管道(二) -- 階段操作符

flybywind 發布于2019-08-20 18:54 / 3386人閱讀

摘要：當在中使用時，累加器是針對每個分組使用的當在中使用時，累加器則是針對每個字面量起作用，具體用法下一篇文章闡述。另外再加以配合表達式操作符組成的表達式或者在或中使用累加器能查詢統計的內容會更加的多樣化。

上篇最后說到管道操作符，本篇文章將詳細說一下管道操作符。

mongoDB查詢進階--聚合管道(一)回顧

什么是管道操作符(Aggregation Pipeline Operators)

mongoDB有4類操作符用于文檔的操作，例如find查詢里面會用到的$gte，$in等。操作符以$開頭，分為查詢操作符，更新操作符，管道操作符，查詢修飾符4大類。其中管道操作符是用于聚合管道中的操作符。

管道操作符的分類

管道操作符可以分為三類：

階段操作符（Stage Operators）

表達式操作符（Expression Operators）

累加器（Accumulators）

此處中文勉強翻譯，以英文為準，歡迎大神給意見，謝謝。

參考MongoDB官網:https://docs.mongodb.com/manual/reference/operator/aggregation/#accumulators

階段操作符（Stage Operators）

階段操作符是使用于db.collection.aggregate方法里面，數組參數中的第一層。

db.collection.aggregate( [ { 階段操作符：表述 }, { 階段操作符：表述 }, ... ] )

表達式操作符（Expression Operators）

表達式操作符主要用于在管道中構建表達式時使用，使用類似于函數那樣需要參數，主要用于$project操作符中，用于構建表達式，使用方法一般如下：

方法1：

{ : [ ,  ... ] }

方法2：

{ :  }

累加器（Accumulators）

累加器本來只能使用與$groud下，但是版本3.2或以上，部分累加器還能使用于$project。當在$group中使用時，累加器是針對每個分組使用的；當在$project中使用時，累加器則是針對每個字面量起作用，具體用法下一篇文章闡述。

由于操作符比較多，本篇文章先說第一類階段操作符，后面兩類在下一篇再說。

常用階段操作符

操作符	簡述
$match	匹配操作符，用于對文檔集合進行篩選
$project	投射操作符，用于重構每一個文檔的字段，可以提取字段，重命名字段，甚至可以對原有字段進行操作后新增字段
$sort	排序操作符，用于根據一個或多個字段對文檔進行排序
$limit	限制操作符，用于限制返回文檔的數量
$skip	跳過操作符，用于跳過指定數量的文檔
$count	統計操作符，用于統計文檔的數量
$group	分組操作符，用于對文檔集合進行分組
$unwind	拆分操作符，用于將數組中的每一個值拆分為多帶帶的文檔
$lookup	連接操作符，用于連接同一個數據庫中另一個集合，并獲取指定的文檔，類似于populate

更多操作符介紹詳見官網：https://docs.mongodb.com/manual/reference/operator/aggregation/

階段操作符詳解

假設有一個保存用戶的集合Users，一個文章的集合Articles，數據大致如下：
users:

[
    { name: "John", age: 16, sex: male, city: guangzhou, _id: 1, ...},
    { name: "Rose", age: 18, sex: female, city: beijing, _id: 2, ...},
    { name: "Jack", age: 29, sex: male, city: guangzhou, _id: 3, ...},
    { name: "Allen", age: 18, sex: female, city: beijing, _id: 4, ...},
    { name: "Cruz", age: 22, sex: male, city: guangzhou, _id: 5, ...},
    { name: "Peter", age: 18, sex: male, city: guangzhou, _id: 6, ...},
    { name: "Kelly", age: 23, sex: female, city: shanghai, _id: 7, ...},
    ...
]

articles:

[
    { title: "this is article A", author: "John", _id: 1, ... },
    { title: "this is article B", author: "Jack", _id: 2, ... },
    { title: "this is article C", author: "Rose", _id: 3, ... },
    { title: "this is article D", author: "John", _id: 4, ... },
    { title: "this is article E", author: "John", _id: 5, ... },
    ...
]

$match 匹配操作符

說明：

用于重構每一個文檔的字段，可以提取字段，重命名字段，甚至可以對原有字段進行操作后新增字段

用法:

{ $match: {  } }

示例：

查詢用戶年齡是18歲的用戶

db.users.aggregate([{ $match : { age : "18" } }]);

$project 投射操作符

說明：

用于對文檔集合進行篩選

用法:

{ $project: {  } }

specification的規則

規則	描述
<字段名>: 1 or true	選擇需要返回什么字段
_id: 0 or false	不返回_id(默認返回)
<字段名>: 表達式	使用表達式，可以用于重命名字段，或對其值進行操作，或新增字段
<字段名>: 0 or false	選擇需要不返回什么字段，注意：當使用這種用法時，就不要用上面的方法

示例1：

用戶集合投射用戶姓名

不返回_id

db.users.aggregate([{ $project : { name: 1 } }]);

示例2：

將_id重命名為userId

不返回_id_

db.users.aggregate([{ $project : { ueserId: "$_id", _id: 0 } }]);

示例3：

返回新字段username,并使用表達式讓它的值為name的大寫。

db.users.aggregate([ 
    { 
        $project : {
            name: 1, 
            username: { $toUpper: "$name" }, 
            _id: 0 
        } 
    } 
]);

關于管道表達式：最簡單的“$project”表達式是包含和排除字段(如: { name: 1 })，以及字段名稱$fieldname(如: { userId: "$_id" })。除此以外，還可以使用表達式操作符(如: $toUpper)構成更豐富的表達式，將多個字面量和變量組合在一起使用，得到更多有意思的值，更多表達式操作符的說明及使用在另外的篇章中詳細闡述。

$sort 排序操作符

說明：

用于根據一個或多個字段對文檔進行排序

用法：

{ $sort: { : , :  ... } }

示例：

users集合按照年齡age從低到高排序

db.users.aggregate([{ $sort : { age: 1 } }]);

$limit 限制操作符

說明：

用于限制返回文檔的數量

用法：

{ $limit:  }

示例：

返回5篇article

db.articles.aggregate({ $limit : 3 });

$skip 跳過操作符

說明：

用于跳過指定數量的文檔

用法：

{ $skip:  }

示例：

跳過1個文檔

db.users.aggregate([{ $skip : 1 }]);

$count 統計操作符

說明：

用于統計文檔的數量

用法：

{ $count:  }

string是統計之后輸出統計結果的字段名

示例：

統計文章的總數，以totalArticle返回

db.articles.aggregate([{ totalArticle : 1 }]);

$group 分組操作符

說明：

用于對文檔集合進行分組

用法：

{ $group: { _id: , : {  :  }, ... } }

_id是必須的，用作分組的依據條件

示例：

將用戶(users)按性別（sex）分組

db.users.aggregate([{ $group : { _id: "$sex" } }]);

返回結果：

[
  { _id: "male" },
  { _id: "female" }
]

進階示例：

將用戶(users)按性別（sex）分組

分組后使用計算各自性別的平均年齡

統計不同的性別的人數，并以count返回

db.users.aggregate([
    { 
        $group : {
            _id: "$sex", 
            avgAge: { $avg: "$age" }, 
            conut: { $sum: 1 } 
        } 
    }
]);

返回結果：

[
  { _id: "male", avgAge: <男性平均年齡>, count: <男性人數> },
  { _id: "female", avgAge: <女性平均年齡>, count: <女性人數> }
]

此處用到的表達式 { $avg: "$age" } 用于求平均年齡，$avg是求均值的操作符，$sum用于匯總，都只能在$group中使用的累加器，mongoDB3.2以上版本則還可以在$project中使用，詳細會在另外的篇章中闡述。

$unwind 拆分操作符

說明：

用于將數組中的每一個值拆分為多帶帶的文檔

用法：

{ $unwind:  }

3.2+版本的用法：

增加icludeArrayIndex,preserveNullAndEmptyArrays兩個可選配置

{
  $unwind:
    {
      path: ,
      includeArrayIndex: ,
      preserveNullAndEmptyArrays: 
    }
}

字段	類型	描述
path	string	必填，數組的字段名，指定需要拆分的字段
includeArrayIndex	string	可選，定義返回的字段名，返回的值是拆分前值在原數組的位置
preserveNullAndEmptyArrays	boolean	可選，配置在path的值為空或缺失的情況下是否拆分，默認false

示例：

假設articles文檔集合是這樣：

{ title: "this is article A", author: "John", _id: 1, comments: ["a", "b", "c"]}

db.articles.aggregate([{ $unwind: "$comments" }]);

結果：

[
    { title: "this is article A", author: "John", _id: 1, comments: "a"},
    { title: "this is article A", author: "John", _id: 1, comments: "b"},
    { title: "this is article A", author: "John", _id: 1, comments: "c"},
]

進階示例（v3.2+）：

假設articles文檔集合是這樣：

[
    { title: "this is article A", author: "John", _id: 1, comments: ["a", "b", "c"] }
    { title: "this is article B", author: "Jack", _id: 2 },
    { title: "this is article C", author: "Amy", _id: 3, comments: [] },
    { title: "this is article D", author: "Lam", _id: 4, comments: null },
]

操作：

db.articles.aggregate([
    { 
        $unwind: {
            path: "$comments",
            includeArrayIndex: "arrayIndex",
        }
    }
]);

結果：

[
    { title: "this is article A", author: "John", _id: 1, comments: "a", arrayIndex: NumberLong(0) },
    { title: "this is article A", author: "John", _id: 1, comments: "b", arrayIndex: NumberLong(1) },
    { title: "this is article A", author: "John", _id: 1, comments: "c", arrayIndex: NumberLong(2) },
]

操作：

db.articles.aggregate([
    { 
        $unwind: {
            path: "$comments",
            preserveNullAndEmptyArrays: true,
        }
    }
]);

結果：

[
    { title: "this is article A", author: "John", _id: 1, comments: "a" },
    { title: "this is article A", author: "John", _id: 1, comments: "b" },
    { title: "this is article A", author: "John", _id: 1, comments: "c" },
    { title: "this is article B", author: "Jack", _id: 2 },
    { title: "this is article C", author: "Amy", _id: 3 },
    { title: "this is article C", author: "Amy", _id: 3, comments: null }
]

$lookup 連接操作符

說明：

用于連接同一個數據庫中另一個集合，并獲取指定的文檔，類似于populate

用法：

{
   $lookup:
     {
       from: ,
       localField: ,
       foreignField: ,
       as: 
     }
}

字段	描述
from	需要關聯的集合名
localField	本集合中需要查找的字段
foreignField	另外一個集合中需要關聯的字段
as	輸出的字段名

示例：

ariticles中的author關聯到user表

authoer字段返回詳細的用戶的信息

db.articles.aggregate([
  {
    $lookup:
      {
        from: "users",
        localField: "author",
        foreignField: "name",
        as: "author"
      }
  }
])

結果：

[
    { 
        title: "this is article A", 
        author: { 
            name: "John",
            age: 16,
            sex: male,
            city: guangzhou,
            _id: 1, 
            ...
        }, 
        _id: 1, 
        ... 
    },
    { 
        title: "this is article B", 
        author: { 
            name: "Jack",
            age: 29,
            sex: male,
            city: guangzhou,
            _id: 3, 
            ...
        }, 
        _id: 2, 
        ... 
    },
    { 
        title: "this is article C", 
        author: { 
            name: "Rose",
            age: 18,
            sex: male,
            city: beijing,
            _id: 2, 
            ...
        }, 
        _id: 3, 
        ... 
    },
    { 
        title: "this is article D", 
        author: { 
            name: "John",
            age: 16,
            sex: male,
            city: guangzhou,
            _id: 1, 
            ...
        },
        _id: 4, 
        ... 
    },
    { 
        title: "this is article E", 
        author: { 
            name: "John",
            age: 16,
            sex: male,
            city: guangzhou,
            _id: 1,
            ...
        },
        _id: 5, 
        ... 
    },
    ...
]

綜合示例

需求

找出發表文章最多的5位作者，按發表文章排序，顯示他的發表文章的總次數，和他自己的信息

文章按照作者分組,統計次數

按照次數從高到低排序

截取頭5名

關聯用戶信息

不輸出文章_id

操作

db.articles.aggregate([
  {
    $group:
      {
        _id: "$author",
        count: { $sum: 1 },
      }
  }, 
  {
        $sort: { count: -1 }
  },
  {
      $skip: 5
  },
  {
      $lookup:
        {
          from: "users",
          localField: "author",
          foreignField: "name",
          as: "author"
        }
  },
  {
      $project: {
          _id: 0,
      }
  }
])

總結

本文介紹了幾個使用聚合管道查詢時常用的管道操作符的用法，熟練地綜合使用以上操作符可以對數據進行多樣的處理，組合，統計，得出多樣化的數據。另外再加以配合表達式操作符(Expression Operators)組成的表達式, 或者在$project或$group中使用累加器(Accumulators)能查詢統計的內容會更加的多樣化。

感謝閱讀~

云數據庫MongoDB 云數據庫MySQL mongodb聚合查詢聚合管道第二階段協商成功 java第二階段測試

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v1 2019-08-20 19:01 評論0 收藏0

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【mongoDB查詢進階】聚合管道(二) -- 階段操作符

階段操作符（Stage Operators）

表達式操作符（Expression Operators）

累加器（Accumulators）

說明：

用法:

示例：

說明：

用法:

示例1：

示例2：

示例3：

說明：

用法：

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說明：

用法：

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進階示例：

說明：

用法：

3.2+版本的用法：

示例：

進階示例（v3.2+）：

說明：

用法：

示例：

需求

操作

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