MongoDB的安装及基本命令和pymongo的使用

Mac中MongoDB的安装以及基本命令和pymongo的使用

一、 NoSQL简介

1、NoSQL介绍

• NoSQL全名为Not Only SQL, 指的是非关系型数据库, 在现代的计算系统上每天网络上都会产生庞大的数据量, 网站的数据库性能可能出现问题, NoSQL便应运而生了
• NoSQL是一项全新的数据库革命性运动, 提倡运用非关系型的数据存储
• NoSQL用于超大规模数据的存储, 这些类型的数据存储不需要固定的模式，无需多余操作就可以横向扩展
• NoSQL的优点: 高扩展性、分布式计算、低成本、构架灵活
• NoSQL的缺点: 没有标准化、有限的查询功能

2、NoSQL数据库分类

类型	部分代表	特点
列存储	Hbase 和 Cassandra 和 Hypertable	顾名思义，是按列存储数据的。最大的特点是方便存储结构化和半结构化数据，方便做数据压缩，对针对某一列或者某几列的查询有非常大的IO优势。
文档存储	MongoDB 和 CouchDB	文档存储一般用类似json的格式存储，存储的内容是文档型的。这样也就有有机会对某些字段建立索引，实现关系数据库的某些功能
key-value存储	Tokyo Cabinet/Tyrant 和 Berkeley DB 和 MemcacheDB 和 Redis	可以通过key快速查询到其value。一般来说，存储不管value的格式，照单全收。（Redis包含了其他功能）
图存储	Neo4J 和 FlockDB	图形关系的最佳存储。使用传统关系数据库来解决的话性能低下，而且设计使用不方便
对象存储	db4o 和 Versant	通过类似面向对象语言的语法操作数据库，通过对象的方式存取数据
xml数据库	Berkeley DB XML 和 BaseX	高效的存储XML数据，并支持XML的内部查询语法，比如XQuery, Xpath

这里主要介绍MongoDB和Redis的相关介绍和使用

二、什么是MongoDB

1、MongoDB介绍

• MongoDB是由C++编写的, 是一个基于分布式文件存储的开源数据库系统
• MongoDB旨在为WEB应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案
• MongoDB将数据库存储为一个文档, 数据结构由键值对组成
• MongoDB文档类似于JSON对象, 字段值可以包含其他文档, 数组以及文档数组

2、MongoDB主要特点

• MongoDB提供了一个面向文档存储, 基本思路就是将原来的行概念换成更加灵活地文档模型, 一条记录可以表示非常复杂的层次关系
• MongoDB支持丰富的查询表达式, 查询指令使用json形式的标记, 可轻易查询文档中内嵌的对象及数组
• MongoDB支持RUBY、Python、Java、C++、PHP、C#等多种编程语言
• MongoDB包含索引、存储JavaScript、聚合、固定集合、文件存储等操作

3、MongoDB的安装

• 这里提到的都是在Mac环境下MongoDB的安装过程, 其他环境下请自行百度, 这里就不在介绍了
• 安装方式有两种安装包安装和使用brew安装, 我是使用安装包安装的, 为了不误导大家, 这里就不介绍brew安装方式了

3-1、安装包安装

可以在官网下载安装包: 下载地址

接下来我们使用如下命令来下载安装

# 注意修改下列文件名, 我的是4.0.0
# 进入 /usr/local
cd /usr/local

# 下载
sudo curl -O https://fastdl.mongodb.org/osx/mongodb-osx-x86_64-4.0.0.tgz

# 解压
sudo tar -zxvf mongodb-osx-x86_64-4.0.0.tgz

# 重命名为 mongodb 目录
sudo mv mongodb-osx-x86_64-4.0.0 mongodb

# 安装完成后，我们可以把 MongoDB 的二进制命令文件目录（安装目录/bin）添加到 PATH 路径中：
export PATH=/usr/local/mongodb/bin:$PATH

3-2、运行MongoDB

1. 首先我们创建一个数据库存储目录 /data/db

sudo mkdir -p /data/db

1. 启动mongodb，默认数据库目录即为 /data/db

sudo mongod

# 如果没有创建全局路径 PATH，需要进入以下目录
cd /usr/local/mongodb/bin
sudo ./mongod

打开浏览器, 在浏览器内输入127.0.0.1:27017, 如果出现下面这种则说明安装成功

1. 再打开一个终端进入执行以下命令：

$ cd /usr/local/mongodb/bin 
$ ./mongo

出现这种情况, 则说明数据库连接成功

4、安装可视化工具Studio 3T

• 这里推荐官网下载: 下载地址
• 安装之后打开软件, 选择左上角Connection, 弹出一个新的弹窗
• 在点击新弹窗上面的New Connection, 弹出一个新的弹窗
• 在新窗口中输入名字和电脑IP, 点击Save
• 最后选择你新添加的电脑IP, 点击Connect链接
• 详细步骤如下图所示:

三、MongoDB基本命令操作

1、操作mongodb数据库

1-1、创建数据库

# 语法：use 数据库名
# 示例:
    use student

• 注意:
  
  • 如果数据库不存在则创建数据库，否则切换到指定的数据库
  • 如果刚刚创建的数据库不在列表内，如果要显示它，我们需要向刚刚创建的数据库中插入一些数据

# 该命令后面会继续介绍
db.student.insert({name:"titan", age:18, sex:1,address:"北京", isDelete:0})

1-2、其他相关命令

# 1、删除数据库
    # 前提：使用当前数据库(use 数据库名)
    db.dropDatabase()
# 2、查看所有数据
    show dbs
# 3、查看当前正在使用的数据库
    db
    # 或者
    db.getName()
# 4、断开连接
    exit
# 5、查看命令api
    help

2、集合操作

# 1、查看当前数据库下有哪些集合
    show collections
# 2、创建集合
    # a、
        # 语法：db.createCollection("集合名")
        # 示例：
            db.createCollection("class")
    # b、
        # 语法：db.集合名.insert(文档)
        # 示例：
            db.student.insert({name:"titan1", age:18, sex:1,address:"上海", isDelete:0})

    # 区别：两者的区别在于前者创建的是一个空的集合，后者创建一个空的集合并添加一个文档

# 3、删除当前数据库中的集合
    # 语法：db.集合名.drop()
    # 示例：
        db.class.drop()

3、文档操作

3-1、插入文档

1. 使用insert()方法插入文档

# 1. 插入一个
    # 语法：
        db.集合名.insert(文档)
    # 示例:
        db.student.insert({name:"jun", age:19, sex:1,address:"北京", isDelete:0})

# 2. 插入多个
    # 语法：
        db.集合名.insert([文档1, 文档2, ……, 文档n])
    # 示例：
        db.student.insert([{name:"titan2", age:17, sex:0,address:"深圳", isDelete:0},{name:"coder", age:20, sex:0,address:"上海", isDelete:0}])

1. 使用save()方法插入文档
   
   • 语法：db.集合名.save(文档)
   • 说明：如果不指定_id字段，save()方法类似于insert()方法。如果指定_id字段，则会更新_id字段的数据

# 示例1：
db.student.save({name:"pro", age:22, sex:1,address:"安徽", isDelete:0})

# 示例2：
db.student.save({_id:ObjectId("59950962019723fe2a0d8d17"),name:"poi", age:23, sex:1,address:"安徽", isDelete:0})

3-2、文档更新

1、update()方法用于更新已存在的文档

db.集合名.update(
        query,
        update,
        {
            upset:<boolean>,
            multi:<boolean>,
            writeConcern:<document>
        }
)

• 参数说明：
  
  • query：update的查询条件，类似于sql里update语句内where后面的内容
  • update：update的对象和一些更新的操作符($set,$inc)等，$set直接更新，$inc在原有的基础上累加后更新
  • upset：可选，如果不存在update的记录，是否当新数据插入，true为插入，False为不插入，默认为false
  • multi：可选，mongodb默认是false，只更新找到的第一条记录，如果这个参数为true,就按照条件查找出来的数据全部更新
  • writeConcern：可选，抛出异常的级别
• 需求：将pro的年龄更新为25
• 示例：

db.student.update({name:"pro"},{$set:{age:25}})

# 累加：
db.student.update({name:"titan"},{$inc:{age:25}})  

# 全改：
db.student.update({name:"titan1"},{$set:{age:42}},{multi:true}) 

2、save()方法通过传入的文档替换已有文档

db.集合名.save(
    # 文档数据
    document,
    {
        # 可选，抛出异常的级别
        writeConcern:<document>
    }
)

3-3、文档删除

在执行remove()函数前，最好先执行find()命令来判断执行的条件是否存在

db.集合名.remove(
    query,
    {
        justOne:<boolean>,
        writeConcern:<document>
    }
)

• 参数说明：
  
  • query：可选，删除的文档的条件
  • justOne：可选，如果为true或1，则只删除一个文档
  • writeConcern：可选，抛出异常的级别
• 示例：

db.student.remove({name:"poi"})

3-4、文档查询

1、find()方法查询

db.集合名.find(
    # query：查询条件
    query,
    {
        # key：要显示的字段，1表示显示
        <key>:1,
        <key>:1
    }
)


# 示例：
    db.student.find({sex:0},{name:1,age:1})
    db.student.find({},{name:1,age:1})

2、其他查询方法

# 查询集合下所有的文档(数据)：
db.student.find()

# pretty()方法以格式化的方式来显示文档
db.student.find().pretty()

# findOne()方法查询匹配结果的第一条数据
db.student.findOne({gender:0})

3-5、查询条件操作符

条件操作符用于比较两个表达式并从Mongodb集合中获取数据

# a、大于 - $gt
    # 语法：
        db.集合名.find({<key>:{$gt:<value>}})
    # 示例：
        db.student.find({age:{$gt:20}})

# b、大于等于 - $gte
    # 语法：
        db.集合名.find({<key>:{$gte:<value>}})

# c、小于 - $lt
    # 语法：
        db.集合名.find({<key>:{$lt:<value>}})

# d、小于等于 - $lte
    # 语法：
        db.集合名.find({<key>:{$lte:<value>}})

# e、大于等于 和 小于等于 - $gte 和 $lte
    # 语法：
        db.集合名.find({<key>:{$gte:<value>,$lte:<value>}})

# f、等于 - :
    # 语法：
        db.集合名.find({<key>:<value>})

# g、使用_id进行查询
    # 语法：
        db.student.find({"_id":ObjectId("id值")})
    # 示例：
        db.student.find({"_id":ObjectId("5995084b019723fe2a0d8d14")})

# h、查询某个结果集的数据条数
    # 示例：
        db.student.find().count()

# i、查询某个字段的值当中是否包含另一个值
    # 示例：
        db.student.find({name:/ile/})

# j、查询某个字段的值是否以另一个值开头
    # 示例：
        db.student.find({name:/^li/})

3-6、条件查询and和or

# 1. AND条件
    # 语法：
        db.集合名.find({条件1,条件2,……,条件n})
    # 示例：
        db.student.find({gender:0,age:{$gt:16}})

# 2、OR条件
    # 语法：
        db.集合名.find(
            {
                $or:[{条件1},{条件2},……,{条件n}]
            }
        )
    # 示例：
        db.student.find({$or:[{age:17},{age:{$gte:20}}]})

# 3、AND和OR联合使用
    # 语法：
        db.集合名.find(
            {
                条件1,
                条件2,
                $or:[{条件3},{条件4}]
            }
        )

3-7、limit和skip

# a、limit()：读取指定数量的数据记录
    db.student.find().limit(3)

# b、skip()：跳过指定数量的数据
    db.student.find().skip(3)

# c、skip与limit联合使用
    # 通常用这种方式来实现分页功能
    # 示例：
        db.student.find().skip(3).limit(3)

3-8、排序

# 语法：
    db.集合名.find().sort({<key>:1|-1})
# 示例：
    db.student.find().sort({age:1})
# 注意：1表示升序，-1表示降序

四、MongoDB和Python的交互

1、MongoDB数据类型

下表为MongoDB中常用的几种数据类型

数据类型	描述
String	字符串。存储数据常用的数据类型。在MongoDB中，UTF-8编码的字符串才是合法的
Integer	整型数值。用于存储数值, 根据你所采用的服务器，可分为32位或64位
Boolean	布尔值。用于存储布尔值（真/假）
Double	双精度浮点值。用于存储浮点值。
Min/Max keys	将一个值与BSON(二进制的 JSON）元素的最低值和最高值相对比
Array	用于将数组或列表或多个值存储为一个键。
Timestamp	时间戳。记录文档修改或添加的具体时间。
Object	用于内嵌文档。
Null	用于创建空值。
Symbol	符号。该数据类型基本上等同于字符串类型，但不同的是，它一般用于采用特殊符号类型的语言。
Date	日期时间。用UNIX 时间格式来存储当前日期或时间, 你可以指定自己的日期时间：创建Date对象，传入年月日信息。
Object ID	对象 ID。用于创建文档的 ID。
Binary Data	二进制数据。用于存储二进制数据。
Code	代码类型。用于在文档中存储JavaScript代码。
Regular expression	正则表达式类型。用于存储正则表达式。

1-1、ObjectId

• ObjectId类似唯一主键，可以很快的去生成和排序，包含12 bytes，含义是：
  
  • 前 4 个字节表示创建 unix 时间戳,格林尼治时间 UTC 时间，比北京时间晚了 8 个小时
  • 接下来的 3 个字节是机器标识码
  • 紧接的两个字节由进程 id 组成 PID
  • 最后三个字节是随机数
• MongoDB中存储的文档必须有一个_id键, 这个键的值可以是任何类型的，默认是个ObjectId对象

2、插入数据

集合中插入文档使用insert_one()方法和insert_many()方法

2-1、插入一条数据

from pymongo import MongoClient

# 链接服务器
conn = MongoClient("localhost", 27017)

# 获取指定的数据库
db = conn.mydb

# 获取数据库中的指定的集合
collection = db.student


# 添加文档
try:
    # 添加一条数据
    one = collection.insert_one({"name": "coder19", "age": 19, "gender": 1, "address": "北京", "isDelete": 0})
    print(one)

    # 获取id值
    print(one.inserted_id)

    print('添加成功')
except:
    print('添加失败')

# 断开
conn.close()

insert_one()方法返回InsertOneResult对象，改对象包含inserted_id属性，它是插入文档的id值

one = collection.insert_one({"name": "coder19", "age": 19, "gender": 1, "address": "北京", "isDelete": 0})
print(one)

# 获取id值
print(one.inserted_id)


# 输出结果:
    # <pymongo.results.InsertOneResult object at 0x10ec427c8>
    # 5b557821258dc825c7c0cf57

2-2、插入多个文档

insert_many()方法返回InsertManyResult对象，该对象包含 inserted_ids属性，该属性保存着所有插入文档的id值

# 添加文档
try:
    # 添加多条数据
    mylist = [
        {'name': '个人博客', 'age': 10, 'address': 'https://www.titanjun.top'},
        {'name': 'Github', 'age': 11, 'address': 'https://github.com/CoderTitan'}
    ]
    many = collection.insert_many(mylist)

    print(many)
    # 输出插入的所有文档对应的 _id 值
    print(many.inserted_ids)

    print('添加成功')
except:
    print('添加失败')


# 输出结果
# <pymongo.results.InsertManyResult object at 0x10bf82cc8>
# [ObjectId('5b557a5d258dc8269a55f485'), ObjectId('5b557a5d258dc8269a55f486')]

2-3、插入指定_id的多个文档

# 插入指定 _id 的多个文档
    mylist = [
        {'_id': 1, 'name': '简书', 'age': 12, 'address': 'https://www.jianshu.com/u/5bd5e9ed569e'},
        {'_id': 2, 'name': 'csdn', 'age': 13, 'address': 'https://blog.youkuaiyun.com/shmilycoder'},
        {'_id': 3, 'name': '掘金', 'age': 14, 'address': 'https://juejin.im/user/5a7a64ae6fb9a0636323fd06'},
    ]
    many = collection.insert_many(mylist)

    print(many)
    # 输出插入的所有文档对应的 _id 值
    print(many.inserted_ids)

# 输出结果:
# <pymongo.results.InsertManyResult object at 0x10c457dc8>
# [1, 2, 3]

3、查询数据

3-1、返回所有/第一条数据

# 查询集合中的第一条数据
print(collection.find_one())

# 查询集合中所有数据
print(collection.find())

3-2、根据id查询指定数据

# 输出一个Cursor对象
res3 = collection.find({'_id': ObjectId('5b52cdbbd87e53d6306f3585')})
print(res3)

# 输出指定数据信息
res12 = collection.find_one({'_id': ObjectId('5b52cdbbd87e53d6306f3585')})
print(res12)


# 输出结果:
# <pymongo.cursor.Cursor object at 0x1027f2550>
# {'_id': ObjectId('5b52cdbbd87e53d6306f3585'), 'name': 'hai', 'age': 17.0, 'gender': 0.0, 'address': '北京', 'isDelete': 0.0}

3-3、根据指定条件查询

查询集合中所有符合key为value的所有的数据

res10 = collection.find({'age': 19})
for row in res10:
    print(row)

3-4、指定条件查询

# age大于19的所有数据的集合
res2 = collection.find({'age': {'$gt': 19}})

# age大于19的所有数据的个数
res2 = collection.count_documents({'age': {'$gt': 19}})

# 指定多条件查询
res2 = collection.count_documents({'age': {'$gt': 19}, 'gender': 0})

# 正则表达式查询
# name以c开头的数据
res11 = collection.find({'name': {'$regex': '^c'}})

3-5、返回指定条数记录

如果我们要对查询结果设置指定条数的记录可以使用limit()方法，该方法只接受一个数字参数

# 只返回3条数据
res5 = collection.find()limit(3)


# 跳过指定条数返回
# 结果共6条数据
res12 = collection.find({'age': {'$gt': 19}})

# 跳过前两条, 返回后面4条数据
res13 = collection.find({'age': {'$gt': 19}}).skip(2)


# 分页效果
# 跳过上一页的3条数据, 输出3条数据
res5 = collection.find().skip(3).limit(3)

3-6、修改文档

• 在MongoDB中使用update_one()和update_many()方法修改文档中的记录, 第一个参数为查询的条件，第二个参数为要修改的字段
• 在update_one()方法中, 如果查找到的匹配数据多余一条，则只会修改第一条
• 在update_many()方法中, 会修改所有符合条件的数据

# 更新一条数据
collection.update_one({'name': 'coder1'}, {'$set': {'age': 80}})

# 更新多条数据
collection.update_many({'name': 'coder2'}, {'$set': {'age': 90}})

• 除了update方法之外还有一个replace方法, 两者的区别是
  
  • update只会修改key值对应的value值, 对其他的value值不做修改
  • replace方法是除id不变, 其他值都会改变, 若未指定新值, 则赋值为空

# 修改前
    print('修改前')
    print(collection.find_one({'name': 'coder1'}))
    print(collection.find_one({'name': 'coder19'}))

    # update更新一条数据
    collection.update_one({'name': 'coder1'}, {'$set': {'age': 80}})

    # replace更新数据
    collection.replace_one({'name': 'coder19'}, {'age': 90, 'name': 'coder19'})


    # 修改后
    print('修改后')
    print(collection.find_one({'name': 'coder1'}))
    print(collection.find_one({'name': 'coder19'}))


# 最后的输出结果
# 修改前
# {'_id': ObjectId('5b5318d0258dc83e8de6f812'), 'name': 'coder1', 'age': 80, 'gender': 0, 'address': '杭州', 'isDelete': 0}
# {'_id': ObjectId('5b557821258dc825c7c0cf57'), 'name': 'coder19', 'age': 19, 'gender': 1, 'address': '北京', 'isDelete': 0}
# 修改后
# {'_id': ObjectId('5b5318d0258dc83e8de6f812'), 'name': 'coder1', 'age': 80, 'gender': 0, 'address': '杭州', 'isDelete': 0}
# {'_id': ObjectId('5b557821258dc825c7c0cf57'), 'age': 90, 'name': 'coder19'}

4、删除文档

• 我们可以使用delete_one()和delete_many()方法来删除, 参数为查询对象，指定要删除哪些数据
• delete_one(): 删除符合条件的第一条数据
• delete_many(): 删除符合条件的所有数据, 若参数为空, 则表示删除所有数据

# 删除一条数据
res = collection.delete_one({'age': 90})

# 删除多条数据
res1 = collection.delete_many({'age': 90})
# 输出删除的数据的数量
print(res1.deleted_count)


# 一下两个方法建议不要轻易尝试, 否则所有数据将不复存在
# 删除所有数据
res1 = collection.delete_many({})
# 输出删除的数据的数量
print(res1.deleted_count)

# 删除集合
collection.drop()
# 如果删除成功 drop() 返回 true，如果删除失败(集合不存在)则返回 false。

5、排序

• 使用sort进行排序, 默认降序排列
• 降序: DESCENDING, 升序: ASCENDING
• 参数二也可以用1和-1: 1 为升序，-1 为降序

# 以age进行降序排列, 参数二可不传, 默认降序
res4 = collection.find().sort('age')

# 进行升序排列
res5 = collection.find().sort('age', pymongo.ASCENDING)
res5 = collection.find().sort('age', 1)

五、参考文档

• 更多集合相关用法详见官方文档
• pymongo官方文档
• MongoDB介绍

至此, MongoDB所有相关的内容这里也就全部都介绍完了

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