MongoDB学习笔记(六)：聚合函数

最新推荐文章于 2024-08-15 11:32:09 发布

jorwen2007

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分类专栏： nosql-mongodb 文章标签： mongodb

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本文详细介绍了MongoDB中的几种常用聚合函数，包括count、distinct和group。解释了这些函数的基本用法及其应用场景，特别是group函数的高级用法，如使用条件筛选、finalize函数和将函数作为键使用。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

1.【count】
集合的count函数是最简单的聚合函数，返回集合中文档的数量，也可以接受一个查询文档，统计符合这个查询的文档数量：

> db.user.find();

{ "_id" : ObjectId("5020faf5d6acd1b2a3fb316f"), "name" : "tim", "age" : 40, "registered" : ISODate("2007-03-02T16:00:00Z") }

{ "_id" : ObjectId("5020fb08d6acd1b2a3fb3170"), "name" : "tom", "age" : 29, "registered" : ISODate("2009-07-02T16:00:00Z") }

{ "_id" : ObjectId("5020fb27d6acd1b2a3fb3171"), "name" : "jimmy", "age" : 18, "registered" : ISODate("2009-09-02T16:00:00Z") }

> db.user.count();

3

> db.user.count({"name":"tim"});

1

>

如上例，不使用任何参数的count，不论集合有多大，都会很快返回结果！使用参数后，会让count函数执行变慢。

2.【distinct】
用于找出一个集合中，给定键的所有不同的值！

> db.user.find();

{ "_id" : ObjectId("5020faf5d6acd1b2a3fb316f"), "name" : "tim", "age" : 40, "registered" : ISODate("2007-03-02T16:00:00Z") }

{ "_id" : ObjectId("5020fb08d6acd1b2a3fb3170"), "name" : "tom", "age" : 29, "registered" : ISODate("2009-07-02T16:00:00Z") }

{ "_id" : ObjectId("5020fb27d6acd1b2a3fb3171"), "name" : "jimmy", "age" : 18, "registered" : ISODate("2009-09-02T16:00:00Z") }

> db.user.distinct("name");

[ "jimmy", "tim", "tom" ]

>

我们往集合的distinct函数中传递键的名称，返回一个数组，包含这个键在集合中的所有值！我们还可通过在数据库上运行命令，来执行distinct聚合函数，此时我们必须指定集合和键：

> db.user.find();

{ "_id" : ObjectId("5020faf5d6acd1b2a3fb316f"), "name" : "tim", "age" : 40, "registered" : ISODate("2007-03-02T16:00:00Z") }

{ "_id" : ObjectId("5020fb08d6acd1b2a3fb3170"), "name" : "tom", "age" : 29, "registered" : ISODate("2009-07-02T16:00:00Z") }

{ "_id" : ObjectId("5020fb27d6acd1b2a3fb3171"), "name" : "jimmy", "age" : 18, "registered" : ISODate("2009-09-02T16:00:00Z") }

> db.user.distinct("name");

[ "jimmy", "tim", "tom" ]

> db.runCommand({"distinct":"user", "key":"name"});

{

"values" : [

"jimmy",

"tim",

"tom"

],

"stats" : {

"n" : 3,

"nscanned" : 3,

"nscannedObjects" : 0,

"timems" : 78,

"cursor" : "BtreeCursor name_1_age_1"

},

"ok" : 1

}

命令接受的文档参数中，键"distinct"指定统计的集合名称，键"key"指定统计的键的名称！返回一个文档，键“value”指定统计的键在该集合中的所有值！我们还可以看出，在统计时还使用了索引！

3.【group】
group聚合可以做稍微复杂一些的操作，其执行过程为：先按照指定的键对集合中的文档进行分组，然后通过聚合每一组中的所有文档，来产生最终的结果文档。我们现在有这样一个集合，其中记录了所有蔬菜的价格并会定期刷新，我们要统计一下各个蔬菜的最新价格，即我们首先需要按照蔬菜名称进行分组，然后对每一组文档进行处理，找出最新的价格，我们先通过运行数据库命令的方式来使用group：

> db.vegetableprice.find();

{ "_id" : ObjectId("50271b4ae02ab93d5c5be795"), "name" : "tomato", "price" : 3.3, "time" : ISODate("2012-08-12T02:56:10.303Z") }

{ "_id" : ObjectId("50271b58e02ab93d5c5be796"), "name" : "tomato", "price" : 3.5, "time" : ISODate("2012-08-12T02:56:24.843Z") }

{ "_id" : ObjectId("50271b95e02ab93d5c5be797"), "name" : "eggplant", "price" : 5.6, "time" : ISODate("2012-08-12T02:57:25.605Z") }

{ "_id" : ObjectId("50271ba6e02ab93d5c5be798"), "name" : "cucumber", "price" : 4.7, "time" : ISODate("2012-08-12T02:57:42.031Z") }

{ "_id" : ObjectId("50271bafe02ab93d5c5be799"), "name" : "eggplant", "price" : 5.9, "time" : ISODate("2012-08-12T02:57:51.001Z") }

{ "_id" : ObjectId("50271bb7e02ab93d5c5be79a"), "name" : "cucumber", "price" : 4.3, "time" : ISODate("2012-08-12T02:57:59.363Z") }

{ "_id" : ObjectId("50271bdae02ab93d5c5be79b"), "name" : "bean", "price" : 8.9, "time" : ISODate("2012-08-12T02:58:34.931Z") }

> db.runCommand({"group" : {

... "ns" : "vegetableprice",

... "key" : {"name" : true},

... "initial" : {"time" : 0},

... "$reduce" : function(doc, prev) {

...                 if(doc.time > prev.time) {

...                     prev.time = doc.time;

...                     prev.price = doc.price;

...                 }

...             }

... }});

{

"retval" : [

{

"name" : "tomato",

"time" : ISODate("2012-08-12T02:56:24.843Z"),

"price" : 3.5

},

{

"name" : "eggplant",

"time" : ISODate("2012-08-12T02:57:51.001Z"),

"price" : 5.9

},

{

"name" : "cucumber",

"time" : ISODate("2012-08-12T02:57:59.363Z"),

"price" : 4.3

},

{

"name" : "bean",

"time" : ISODate("2012-08-12T02:58:34.931Z"),

"price" : 8.9

}

],

"count" : 7,

"keys" : 4,

"ok" : 1

}

>

从返回的结果文档中，我们可以看到，键“retval”指向的文档数组就是我们需要的所有蔬菜最新价格。我们来看看，运行“group”命令的参数文档的所有键的意义：

1》 “ns” ：字符串，指定要进行操作的集合名称

2》 “key”：文档，指定要进行分组所使用的键，此处可以指定多个键，分组将按照这些键的值进行，此处会区分大小写！对于某些应用，我们可能要分组不去区分值的大小写，这个后面会提到如何进行！

3》 “initial” ：累加器文档！分组后，会对每一组执行reduce函数，reduce函数会接受两个文档参数，第一个是分组当前遍历的文档，第二个就是initial键指定的累加器文档！每一组所有文档执行reduce都会使用这个文档，所以改变会一直保留在累加器文档中！

4》 “$reduce”：函数。分组后，会通过这个函数对每个分组进行聚合！注意聚合时，每一组会有一个独立的累加器文档，结束后，累加器文档中即记录聚合结果！

5》 “condition”：条件。在对集合进行分组时，我们可以过滤部分文档，这里的过滤条件就是我们前面提到的查询条件！可以使用前面提到的各种查询条件操作符！这个键也可以缩写为“cond” 或 “q” 。如上例，我们只想查看“tomato” 和“cucumber” 的最新价格，我们可以这样写：（分别演示了这个键的3种写法）

> db.runCommand({"group":{

... "ns":"vegetableprice",

... "key":{"name":true},

... "initial":{"time":0},

... "$reduce":function(doc, prev){

... if(doc.time > prev.time){

... prev.time = doc.time;

... prev.price = doc.price;

... }},

... "condition":{"name":{"$in":["tomato", "cucumber"]}}

... }});

{

"retval" : [

{

"name" : "tomato",

"time" : ISODate("2012-08-12T02:56:24.843Z"),

"price" : 3.5

},

{

"name" : "cucumber",

"time" : ISODate("2012-08-12T02:57:59.363Z"),

"price" : 4.3

}

],

"count" : 4,

"keys" : 2,

"ok" : 1

}

> db.runCommand({"group" : {

... "ns" : "vegetableprice",

... "key" : {"name" : true},

... "initial" : {"time" : 0},

... "$reduce" : function(doc, prev){

... if(doc.time > prev.time){

... prev.time = doc.time;

... prev.price = doc.price;

... }},

... "cond":{"name" : {"$in" : ["tomato", "cucumber"]}}

... }});

{

"retval" : [

{

"name" : "tomato",

"time" : ISODate("2012-08-12T02:56:24.843Z"),

"price" : 3.5

},

{

"name" : "cucumber",

"time" : ISODate("2012-08-12T02:57:59.363Z"),

"price" : 4.3

}

],

"count" : 4,

"keys" : 2,

"ok" : 1

}

> db.runCommand({"group" : {

... "ns" : "vegetableprice",

... "key" : {"name" : true},

... "initial" : {"time" : 0},

... "$reduce" : function(doc, prev){

... if(doc.time > prev.time){

... prev.time = doc.time;

... prev.price = doc.price;

... }},

... "q":{"name":{"$in":["tomato", "cucumber"]}}

... }});

{

"retval" : [

{

"name" : "tomato",

"time" : ISODate("2012-08-12T02:56:24.843Z"),

"price" : 3.5

},

{

"name" : "cucumber",

"time" : ISODate("2012-08-12T02:57:59.363Z"),

"price" : 4.3

}

],

"count" : 4,

"keys" : 2,

"ok" : 1

}

>

【使用完成器】

上述我们可以看到group操作的返回值，其中键“retval”指向所有聚合后的文档，这些就是客户端需要的文档。group操作的返回值文档最大为2万条记录，因为有这个大小的限制和考虑到效率，我们有时需要对这些聚合后得到的文档进行进一步地修剪后再返回！比如，我们有这样一个blog集合，其中每一个文档是一个blog，我们这次要统计的是，每个作者在写博客时最常使用的tag（标签），我们先看看这个集合结构：

> db.blog.find();

{ "_id" : ObjectId("50272f94e02ab93d5c5be79c"), "author" : "jim", "content" : "...", "tag" : [ "cat","pet", "dog" ] }

{ "_id" : ObjectId("50272f9ee02ab93d5c5be79d"), "author" : "jim", "content" : "...", "tag" : [ "cat","pet", "pig" ] }

{ "_id" : ObjectId("50272fcee02ab93d5c5be79e"), "author" : "jim", "content" : "...", "tag" : [ "cat","pet", "hamster" ] }

{ "_id" : ObjectId("50272fe4e02ab93d5c5be79f"), "author" : "tom", "content" : "...", "tag" : [ "db","oracle", "mysql" ] }

{ "_id" : ObjectId("50272fede02ab93d5c5be7a0"), "author" : "tom", "content" : "...", "tag" : [ "db","mongodb", "mysql" ] }

>

按照上述的统计方式，我们会这样做：

> db.blog.find();

{ "_id" : ObjectId("50272f94e02ab93d5c5be79c"), "author" : "jim", "content" : "...", "tag" : [ "cat","pet", "dog" ] }

{ "_id" : ObjectId("50272f9ee02ab93d5c5be79d"), "author" : "jim", "content" : "...", "tag" : [ "cat","pet", "pig" ] }

{ "_id" : ObjectId("50272fcee02ab93d5c5be79e"), "author" : "jim", "content" : "...", "tag" : [ "cat","pet", "hamster" ] }

{ "_id" : ObjectId("50272fe4e02ab93d5c5be79f"), "author" : "tom", "content" : "...", "tag" : [ "db","oracle", "mysql" ] }

{ "_id" : ObjectId("50272fede02ab93d5c5be7a0"), "author" : "tom", "content" : "...", "tag" : [ "db","mongodb", "mysql" ] }

> db.runCommand({"group" : {

... "ns" : "blog",

... "key" : {"author" : true},

... "initial" : {"tag":{}},

... "$reduce" : function(doc, prev){

...                 for(var i in doc.tag){

...                     if(doc.tag in prev.tag){

...                         prev.tag[doc.tag]++;

...                     } else {

...                         prev.tag[doc.tag] = 1;

...                     }

...                 }

...             }

... }});

{

"retval" : [

{

"author" : "jim",

"tag" : {

"cat" : 3,

"pet" : 3,

"dog" : 1,

"pig" : 1,

"hamster" : 1

}

},

{

"author" : "tom",

"tag" : {

"db" : 2,

"oracle" : 1,

"mysql" : 2,

"mongodb" : 1

}

}

],

"count" : 5,

"keys" : 2,

"ok" : 1

}

>

从上述结果我们可以看出，返回值中，包含所有作者使用的所有的tag的次数统计，我们可以将这个文档返回给客户端，然后由客户端去比较得到每个作者用得最多的tag。但这样做会产生很多开销影响效率，对于大的集合的统计尤为明显！我们此时可以通过在统计时使用“finalize”键来进一步处理reduce后的结果：

> db.runCommand({"group" : {

... "ns" : "blog",

... "key" : {"author" : true},

... "initial" : {"tag" : {}},

... "$reduce" : function(doc, prev) {

...                 for(var i in doc.tag){

...                     if(doc.tag in prev.tag){

...                         prev.tag[doc.tag]++;

...                     } else {

...                         prev.tag[doc.tag] = 1;

...                     }

...                 }

...             },

... "finalize" : function(reducedoc) {

...                  var mostpopular = 0;

...                  for(var i in reducedoc.tag) {

...                      if(reducedoc.tag > mostpopular) {

...                          mostpopular = reducedoc.tag;

...                          reducedoc.usemosttag = i;

...                      }

...                  }

...                  delete reducedoc.tag;

...              }

... }});

{

"retval" : [

{

"author" : "jim",

"usemosttag" : "cat"

},

{

"author" : "tom",

"usemosttag" : "db"

}

],

"count" : 5,

"keys" : 2,

"ok" : 1

}

>

通过在group操作中使用键"finalize"，我们看到最后返回的结果简洁清晰了很多，并且就是客户想要的结果。这个finalize函数写得有点问题就是，如果使用最多的tag有多个，他只会得到第一个！这个可以通过改进这个finalize函数来进行！

【将函数作为键使用】

上面我们都是通过直接指定某一个键，让其值作为分组的基准！我们也提到了，按照值分组会区分值得大小写！我们同样拿查询蔬菜最新价格来距离，我们先看不做任何处理的结果：

> db.vegetableprice.find();

{ "_id" : ObjectId("50273c44e02ab93d5c5be7a1"), "name" : "tomato", "price" : 3.5, "time" : ISODate("2012-08-12T05:16:52.106Z") }

{ "_id" : ObjectId("50273c4ce02ab93d5c5be7a2"), "name" : "Tomato", "price" : 3.5, "time" : ISODate("2012-08-12T05:17:00.686Z") }

> db.runCommand({"group" : {

... "ns" : "vegetableprice",

... "key" : {"name" : true},

... "initial" : {"time" : 0},

... "$reduce" : function(doc, prev) {

...                 if(doc.time > prev.time) {

...                     prev.time = doc.time;

...                     prev.price = doc.price;

...                 }

...             }

... }});

{

"retval" : [

{

"name" : "tomato",

"time" : ISODate("2012-08-12T05:16:52.106Z"),

"price" : 3.5

},

{

"name" : "Tomato",

"time" : ISODate("2012-08-12T05:17:00.686Z"),

"price" : 3.5

}

],

"count" : 2,

"keys" : 2,

"ok" : 1

}

>

我们看到这不是我们想要的结果，group将“tomato” 和“Tomato”作为两个组来对待！通过在group函数中使用键“$keyf” 代替键“key” 来指定分组依赖的键，会解决这个问题，使用方位为：

> db.vegetableprice.find();

{ "_id" : ObjectId("50273c44e02ab93d5c5be7a1"), "name" : "tomato", "price" : 3.5, "time" : ISODate("2012-08-12T05:16:52.106Z") }

{ "_id" : ObjectId("50273c4ce02ab93d5c5be7a2"), "name" : "Tomato", "price" : 3.5, "time" : ISODate("2012-08-12T05:17:00.686Z") }

> db.runCommand({"group" : {

... "ns" : "vegetableprice",

... "$keyf" : function(doc){return {"name" : doc.name.toLowerCase()};},

... "initial" : {"time" : 0},

... "$reduce" : function(doc, prev){

...                 if(doc.time > prev.time){

...                     prev.time = doc.time;

...                     prev.price = doc.price;

...                 }

...             }

... }});

{

"retval" : [

{

"name" : "tomato",

"time" : ISODate("2012-08-12T05:17:00.686Z"),

"price" : 3.5

}

],

"count" : 2,

"keys" : 1,

"ok" : 1

}

>

注意键“$keyf”后面是一个函数，function(doc){....}，参数doc就表示当前需要提取分组键的文档！这个函数会对这个文档的特定分组键的值进行一些处理！此处进行的是，将键“name”的值全部转化为小写！注意这个函数最后也必须返回一个文档！

我们上述演示的所有group操作，全是通过运行数据库命令实现的！实际上，MongoDB为集合也提供了group函数！使用方法同上，这里就不做演示了。