【mongoDB查询进阶】聚合管道(三)--表达式操作符

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管道操作符的分类

管道操作符可以分为三类:

  1. 阶段操作符(Stage Operators)
  2. 表达式操作符(Expression Operators)--主要用于$project
  3. 累加器(Accumulators)--主要用于$group分组

参考MongoDB官网:https://docs.mongodb.com/manual/reference/operator/aggregation

本篇主要内容是管道操作符中的表达式操作符。

表达式操作符(Expression Operators)

表达式操作符主要用于在管道中构建表达式时使用,使用类似于函数那样需要参数,主要用于$project操作符中,用于构建表达式,使用方法一般如下:

方法1:

{ <operator>: [ <argument1>, <argument2> ... ] }

方法2:

{ <operator>: <argument> }

表达式操作符分类

  • 布尔值操作符(Boolean Operators)
  • 集合操作符(Set Operators)
  • 比较操作符(Comparison Operators)
  • 数学操作符(Arithmetic Operators)
  • 字符串操作符(String Operators)
  • 文本搜索操作符(Text Search Operators)
  • 数组操作符(Array Operators)
  • 变量操作符(Variable Operators)
  • 字面量操作符(Literal Operators)
  • 日期操作符(Date Operators)
  • 条件操作符(Conditional Operators)
  • 数据类型操作符(Data Type Operators)

常用表达式操作符

  • 布尔值操作符(Boolean Operators)

操作符 简述
$and 逻辑与操作符,当他的表达式中所有值都是true的时候,才返回true。 用法:{ $and: [ <expression1>, <expression2>, ... ] }
$or 逻辑或操作符,当他的表达式中有值是true的时候,就会返回true。用法:{ $or: [ <expression1>, <expression2>, ... ] }
$not 取反操作符,返回表达式中取反后的布尔值。用法:{ $not: [ <expression> ] }
示例
例子 结果
{ $and: [ 1, "green" ] } true
{ $and: [ ] } true
{ $and: [ [ null ], [ false ], [ 0 ] ] } true
{ $and: [ null, true ] } false
{ $and: [ 0, true ] } false
{ $or: [ true, false ] } true
{ $or: [ [ false ], false ] } true
{ $or: [ null, 0, undefined ] } false
{ $or: [ ] } false
{ $not: [ true ] } false
{ $not: [ [ false ] ] } false
{ $not: [ false ] } true
{ $not: [ null ] } true
{ $not: [ 0 ] } true
  • 比较操作符(Comparison Operators)

操作符 简述
$cmp 比较操作符,比较表达式中两个值的大小,如果第一个值小于第二个值则返回-1,相等返回0,大于返回1。用法{ $cmp: [ <expression1>, <expression2> ] }
$eq 比较表达式中两个是否相等,是则返回true,否则返回false。用法{ $eq: [ <expression1>, <expression2> ] }
$gt 比较表达式中第一个值是否大于第二个值,是则返回true,否则返回false。用法{ $gt: [ <expression1>, <expression2> ] }
$gte 比较表达式中第一个值是否大于等于第二个值,是则返回true,否则返回false。用法{ $gte: [ <expression1>, <expression2> ] }
$lt 比较表达式中第一个值是否小于第二个值,是则返回true,否则返回false。用法{ $lt: [ <expression1>, <expression2> ] }
$lte 比较表达式中第一个值是否小于等于第二个值,是则返回true,否则返回false。用法{ $lte: [ <expression1>, <expression2> ] }
$ne 比较表达式中两个是否相等,不过返回值与$eq相反,是则返回false,否则返回true。用法{ $ne: [ <expression1>, <expression2> ] }
示例

假设有一个关于考试成绩的集合:

{ "_id" : 1, "name" : "abc1",  score: 80 }
{ "_id" : 2, "name" : "avc1",  score: 82 }
{ "_id" : 3, "name" : "adc1",  score: 79 }
{ "_id" : 4, "name" : "awc1",  score: 60 }
{ "_id" : 5, "name" : "xyz1",  score: 50 }
{ "_id" : 6, "name" : "VWZ1",  score: 100 }

操作如下:

db.collection.aggregate(
   [
     {
       $project:
          {
            name: 1,
            score: 1,
            cmp60: { $cmp: [ "$score", 60 ] },
            eq100: { $eq: [ "$score", 100 ] },
            gt80: { $gt: [ "$score", 80 ] },
            gte80: { $gte: [ "$score", 80 ] },
            lt80: { $lt: [ "$score", 80 ] },
            lte80: { $lte: [ "$score", 80 ] },
            ne100: { $ne: [ "$score", 100 ] },
            _id: 0
          }
     }
   ]
)

返回结果:

{ "name" : "abc1", score: 80, cmp60: 1, eq100: false, gt80: false, gte80: true, lt80: false, lte80: true, ne100: true }
{ "name" : "avc1", score: 82, cmp60: 1, eq100: false, gt80: true, gte80: true, lt80: false, lte80: false, ne100: true }
{ "name" : "adc1", score: 79, cmp60: 1, eq100: false, gt80: false, gte80: false, lt80: true, lte80: false, ne100: true }
{ "name" : "awc1", score: 60, cmp60: 0, eq100: false, gt80: false, gte80: false, lt80: true, lte80: true, ne100: true }
{ "name" : "xyz1", score: 50, cmp60: -1, eq100: false, gt80: false, gte80: false, lt80: true, lte80: true, ne100: true }
{ "name" : "VWZ1", score: 100, cmp60: 1, eq100: true, gt80: true, gte80: true, lt80: false, lte80: false, ne100: false }
  • 数学操作符(Arithmetic Operators)

操作符 简述
$abs 求绝对值操作符,于v3.2版新加入。用法:{ $abs: <number> }
$add 求和操作符,返回所有表达式相加起来的结果。用法:{ $add: [ <expression1>, <expression2>, ... ] }
$ceil 进一法取整操作符,取 于v3.2版新加入。用法:{ $ceil: <number> }
$divide 求商操作符,返回表达式1除以表达式2的商。用法:{ $divide: [ <expression1>, <expression2> ] }
$subtract 求差操作符,返回表达式1减去表达式2的结果。用法:{ $subtract: [ <expression1>, <expression2> ] }
$multiply 求积操作符,返回所有表达式相乘的结果。用法:{ $multiply: [ <expression1>, <expression2>, ... ] }
$mod 求余操作符,返回所有表达式1除以表达式2所得到的余数。用法:{ $multiply: [ <expression1>, <expression2>] }
示例
例子 结果
{ $abs: -1 } 1
{ $abs: 1 } 1
{ $abs: null } null
{ $add: [1, 1] } 2
{ $ceil: 1 } 1
{ $ceil: 7.80 } 8
{ $ceil: -2.8 } -2
{ $divide: [40, 8] } 5
{ $subtract: [10, 8] } 2
{ $multiply: [5, 8] } 40
{ $mob: [80, 7] } 3
{ $mob: [80, 8] } 0

Tips: $add将一个日期类型和数字类型相加会变成日期类型。 这样的话,当数据库存储的是时间戳但是需要又想对其使用日期操作符的话,就可以通过这样的方法,先让其变成日期类型,然后再使用日期操作符,用法参考:{ $add: [ new Date(0), '$ts' ] }

  • 字符串操作符(String Operators)

操作符 简述
$concat 连接操作符,将给定表达式中的字符串连接一起。用法:{ $concat: [ <expression1>, <expression2>, ... ] }
$split 切割操作符,用于对字符串进行分切。用法:{ $split: [ <string expression>, <delimiter> ] }
$toLower 用于返回字符串的小写形式。用法:{ $toLower: <expression> }
$toUpper 用于返回字符串的大写形式。用法:{ $toUpper: <expression> }
$substr 用于返回子字符串,v3.4+版本不建议使用,应该使用substrBytes或substrCP,v3.4+版本使用的话,相当于substrBytes。用法:{ $substr: [ <string>, <start>, <length> ] }
$substrBytes 用于根据UTF-8下的字节位置返回子字符串(起始位置为0),于v3.4新增。用法:{ $substrBytes: [ <string expression>, <byte index>, <byte count> ] }
$substrCP 用于根据UTF-8下的Code Point位置返回子字符串(起始位置为0),于v3.4新增。用法:{ $substrCP: [ <string expression>, <code point index>, <code point count> ] }

Code Point: (1) Any value in the Unicode codespace; that is, the range of integers from 0 to 10FFFF16. Not all code points are assigned to encoded characters. See code point type. (2) A value, or position, for a character, in any coded character set.

示例
例子 结果
{ $concat: [ "item", " - ", "a" ] } item - a
{ $split: [ "June-15-2013", "-" ] } [ "June", "15", "2013" ]
{ $split: [ "banana split", "a" ] } [ "b", "n", "n", " split" ]
{ $split: [ "headphone jack", 7 ] } $split第二个参数必须是一个字符串,不能是数字
{ $toLower: "ITEM" } "item"
{ $toLower: "Item" } "item"
{ $toLower: null } ""
{ $toUpper: "item" } "ITEM"
{ $toUpper: "Item" } "ITEM"
{ $toUpper: null } ""
{ $substrBytes: [ "abcde", 1, 2 ] } "bc"
{ $substrBytes: [ "Hello World!", 6, 5 ] } "World"
{ $substrBytes: [ "cafétéria", 0, 5 ] } "café"
{ $substrBytes: [ "cafétéria", 5, 4 ] } "tér"
{ $substrBytes: [ "cafétéria", 7, 3 ] } "Error: Invalid range, starting index is a UTF-8 continuation byte."
{ $substrBytes: [ "cafétéria", 3, 1 ] } "Error: Invalid range, ending index is in the middle of a UTF-8 character."
{ $substrBytes: [ "寿司sushi", 0, 3 ] } "寿"
{ $substrCP: [ "abcde", 1, 2 ] } "bc"
{ $substrCP: [ "Hello World!", 6, 5 ] } "World"
{ $substrCP: [ "cafétéria", 0, 5 ] } "cafét"
{ $substrCP: [ "cafétéria", 5, 4 ] } "tér"
{ $substrCP: [ "cafétéria", 7, 3 ] } "ia"
{ $substrCP: [ "cafétéria", 3, 1 ] } "é"
{ $substrCP: [ "寿司sushi", 0, 3 ] } "寿司s"
  • 日期操作符(Date Operators)

操作符 简述
$dayOfYear 返回一年中的一天,值在1和366(闰年)之间。用法:{ $dayOfYear: <expression> }
$dayOfMonth 返回一个月中的一天,值在1和31之间。用法:{ $dayOfMonth: <expression> }
$dayOfWeek 返回一周中的一天,值在1(周日)和7(周六)之间。用法:{ $dayOfWeek: <expression> }
$year 返回年份,eg:2017。用法:{ $year: <expression> }
$month 返回月份,值在1和12之间。用法:{ $month: <expression> }
$week 返回周 ,值在0和53之间。用法:{ $week: <expression> }
$hour 返回时 ,值在0和23之间。用法:{ $hour: <expression> }
$minute 返回分 ,值在0和59之间。用法:{ $minute: <expression> }
$second 返回秒,值在0和60之间(闰秒)。用法:{ $second: <expression> }
$millisecond 返回毫秒,值在0和999之间。用法:{ $millisecond: <expression> }
$dateToString 返回日期的字符串。用法:{ $dateToString: { format: <formatString>, date: <dateExpression> } }
示例

假如有以下数据:

{ "_id" : 1, "item" : "abc", "price" : 10, "quantity" : 2, "date" : ISODate("2014-01-01T08:15:39.736Z") }

进行如下操作:

db.collection.aggregate(
   [
     {
       $project:
         {
           year: { $year: "$date" },
           month: { $month: "$date" },
           day: { $dayOfMonth: "$date" },
           hour: { $hour: "$date" },
           minutes: { $minute: "$date" },
           seconds: { $second: "$date" },
           milliseconds: { $millisecond: "$date" },
           dayOfYear: { $dayOfYear: "$date" },
           dayOfWeek: { $dayOfWeek: "$date" },
           week: { $week: "$date" },
           yearMonthDayUTC: { $dateToString: { format: "%Y-%m-%d", date: "$date" } },
          time: { $dateToString: { format: "%H:%M:%S:%L", date: "$date" } }
         }
     }
   ]
)

返回结果:

{
  "_id" : 1,
  "year" : 2014,
  "month" : 1,
  "day" : 1,
  "hour" : 8,
  "minutes" : 15,
  "seconds" : 39,
  "milliseconds" : 736,
  "dayOfYear" : 1,
  "dayOfWeek" : 4,
  "week" : 0,
  "yearMonthDayUTC" : "2014-01-01", 
  "time" : "08:15:39:736"
}
  • 条件操作符(Conditional Operators)

操作符 简述
$cond 用法:{ $cond: [ <boolean-expression>, <true-case>, <false-case> ] } 或者 v2.6+还支持{ $cond: { if: <boolean-expression>, then: <true-case>, else: <false-case-> } }
$ifNull 用法:{ $ifNull: [ <expression>, <replacement-expression-if-null> ] }
示例

假设有一个关于考试成绩的集合:

{ "_id" : 1, "name" : "a",  score: 80 }
{ "_id" : 2, "name" : "b",  score: 69 }
{ "_id" : 3, "name" : "c",  score: 53 }
{ "_id" : 3, "name" : null,  score: 70 }

操作如下:

db.collection.aggregate(
   [
      {
         $project:
           {
              _id: 0,
              score: 1,
              pass:
                {
                  $cond: [ { $gte: [ "$score", 60 ] }, 1, 0 ]
                },
              description: { $ifNull: [ "$name", "Unspecified" ] } 
           }
      }
   ]
)

返回结果:

{ "name" : "a",  score: 80, pass: 1 }
{ "name" : "b",  score: 69, pass: 1 }
{ "name" : "c",  score: 53, pass: 0 }
{ "name" : "Unspecified",  score: 70, pass: 1 }

总结

本文介绍表达式操作符的分类和常用的表达式操作符的用法,表达式操作符主要作用于$project下,通过使用这些操作符可以对文档中的字面量进行处理并返回,进而返回更多有用的数据。

感谢阅读~

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