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聚合查询

2.3k 字

10 分钟

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条

摘要：本文主要学习了如何使用聚合查询，包括管道操作符和聚合操作符的使用。

环境

Windows 10 企业版 LTSC 21H2
MongoDB 6.0.21

1 介绍

聚合是将复杂的查询分解为多个阶段，每个阶段使用操作符定义操作方式，最后将所有的阶段聚合形成结果并返回。

操作符分为管道操作符和聚合操作符，管道操作符定义阶段，聚合操作符需要在特定的管道操作符中使用，得到相应的聚合结果。

2 规范

语法：

bson
1
db.集合名.aggregate(pipeline)

含义：

名称 类型 说明
pipeline 文档或数组 由操作符组成的多个阶段。

3 使用

3.1 管道操作符

3.1.1 match

用于过滤文档，只允许匹配条件的文档通过。

根据查询条件过滤文档：

bson
1
{ $match: <query> }

含义：

名称 类型 说明
query 文档 要查询的文档，支持通过查询操作符匹配，不支持聚合操作符匹配。如果需要支持聚合操作符匹配，应该在$expr中使用。

查询age属性等于25的文档：

bson
1
db.student.aggregate({ $match: { age: { $eq: 25 } } });

等价于：

bson
1
db.student.find({ age: { $eq: 25 } });

3.1.2 project

用于定制返回结果，指定返回的属性，支持别名。

根据规则定制返回结果：

bson
1
{ $project: <projections> }

含义：

名称 类型 说明
projections 文档 返回属性的规则，支持包含和排除，以及重命名。

查询name属性，并排除_id属性：

bson
1
db.student.aggregate({ $project: { _id: 0, name: 1 } });

查询name属性和addr属性，并将addr属性重命名为address属性：

bson
1
2
db.student.aggregate({ $project: { _id: 0, name: 1, address: "$addr" } }
);

3.1.3 sort

用于对文档进行排序。

根据规则对文档进行排序：

bson
1
{ $sort: <rules> }

含义：

名称 类型 说明
rules 文档 排序规则，使用键值对形式。

查询文档，按age属性和sex属性排序并返回：

bson
1
db.student.aggregate({ $sort: { age: 1, sex: 1 } });

等价于：

bson
1
2
db.student.find()
  .sort({ age: 1, sex: 1 });

3.1.4 skip

用于跳过指定数量的文档。

跳过指定数量的文档：

bson
1
{ $skip: <skipNum> }

含义：

名称 类型 说明
skipNum 整型 跳过的文档数量。

跳过前2条文档：

bson
1
db.student.aggregate({ $skip: 2 });

等价于：

bson
1
2
db.student.find()
  .skip(2);

3.1.5 limit

用于查询指定数量的文档。

查询指定数量的文档：

bson
1
{ $limit: <limitNum> }

含义：

名称 类型 说明
limitNum 整型 查询的文档数量。

查询前2条文档：

bson
1
db.student.aggregate({ $limit: 2 });

等价于：

bson
1
2
db.student.find()
  .limit(2);

3.1.6 count

用于统计查询的文档数量。

统计查询的文档数量：

bson
1
{ $count: <countName> }

含义：

名称 类型 说明
countName 字符串 输出的统计名称。

统计查询的文档数量，并将count作为名称返回：

bson
1
db.student.aggregate({ $count: "count" });

3.1.7 group

用于对文档分组，并执行聚合操作。

统计查询的文档数量：

bson
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{
  $group: {
    _id: <expression>,
    <field>: { <operator>: <expression> }
  }
}

含义：

名称 类型 说明
field 属性 可选。返回的属性，可以有多个。
operator 操作符 通过操作符处理返回的属性。
expression 字符串或文档 用于操作符处理的表达式。
使用$属性的方式指定属性。

对文档分组，统计数量：

bson
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db.student.aggregate({
  $group: {
    _id: null,
    count: { $count: {} }
  }
});

对文档按sex属性分组，统计文档数量：

bson
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db.student.aggregate({
  $group: {
    _id: "$sex",
    sexCount: { $count: {} }
  }
});

在$group中使用的$count是聚合操作符，并不是管道操作符。

3.1.8 lookup

用于将多个集合中的文档关联查询。

3.1.8.1 单个条件

单个条件的关联查询：

bson
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{
  $lookup: {
    from: <collectionName>,
    localField: <localFieldName>,
    foreignField: <foreignFieldName>,
    as: <asName>
  }
}

含义：

名称 类型 说明
collectionName 字符串 同一个数据库中的关联集合。
localFieldName 字符串 本地集合中的属性，用于同关联集合中的属性关联。
foreignFieldName 字符串 关联集合中的属性，用于同本地集合中的属性关联。
asName 字符串 返回的属性名。

单个条件的关联查询，将学校信息关联到学生信息表：

bson
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db.student.aggregate({
  $lookup: {
    from: "school",
    localField: "school",
    foreignField: "_id",
    as: "schoolInfo"
  }
});

将学校信息关联到学生信息表：

bson
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{
  "_id": 1,
  "name": "张三",
  "sex": "男",
  "addr": "北京市 东城区",
  "age": 25,
  "expenditure": 80,
  "income": 100,
  "school": 2,
  "total": 720,
  "schoolInfo": [
    { "_id": 2, "name": "北京大学", "score": 700 }
  ]
}
3.1.8.2 多个条件

多个条件的关联查询：

bson
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{
  $lookup: {
    from: <collectionName>,
    let: { <localName>: <localFieldName> },
    pipeline: [ <operator>: <expression> ],
    as: <asName>
  }
}

含义：

名称 类型 说明
collectionName 字符串 同一个数据库中的关联集合。
let 文档 本地集合中的属性，可以有多个。
localName 字符串 本地集合中的属性别名。
localFieldName 字符串 本地集合中的属性别名对应的本地属性。
使用$属性的方式指定本地集合属性。
pipeline 数组 关联集合中的属性，使用管道操作符关联本地集合和关联集合，可以有多个。
operator 操作符 通过操作符处理返回的属性。
expression 字符串或文档 用于操作符处理的表达式。
使用$属性的方式指定关联集合属性，使用$$属性的方式指定本地集合属性别名。
asName 字符串 返回的属性名。

多个条件的关联查询，将学校信息关联到学生信息表，并查询学生总分超过学校分数的文档：

bson
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db.student.aggregate({
  $lookup: {
    from: "school",
    let: { stuSchool: "$school", stuTotal: "$total" },
    pipeline: [
      { $match:
        { $expr:
          { $and: [
            { $eq: [ "$_id", "$$stuSchool" ] },
            { $lte: [ "$score", "$$stuTotal" ] }
          ] }
        }
      }
    ],
    as: "schoolInfo"
  }
});

将学校信息关联到学生信息表，并查询学生总分超过学校分数的文档：

bson
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{
  "_id": 1,
  "name": "张三",
  "sex": "男",
  "addr": "北京市 东城区",
  "age": 25,
  "expenditure": 80,
  "income": 100,
  "school": 2,
  "total": 720,
  "schoolInfo": [
    { "_id": 2, "name": "北京大学", "score": 700 }
  ]
}

3.2 聚合操作符

3.2.1 count

统计文档的数量。

统计数量不需要使用参数：

bson
1
{ $count: {} }

对文档按sex属性分组，统计文档数量：

bson
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db.student.aggregate({
  $group: {
    _id: "$sex",
    sexCount: { $count: {} }
  }
});

3.2.2 sum

计算并返回数字的总和。

在$project中对数组属性求和，或者在$group中对数字属性求和：

bson
1
{ $sum: <expression> }

在$project中对数组属性求和：

bson
1
{ $sum: [ <expression>, <expression> ] }

含义：

名称 类型 说明
expression 数字或属性 使用$属性的方式指定属性，忽略非数字的属性值。

对文档按sex属性分组，统计文档数量并计算age属性的总和：

bson
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db.student.aggregate({
  $group: {
    _id: "$sex",
    sexCount: { $count: {} },
    sexSumAge: { $sum: "$age" }
  }
});

统计文档scores数组的总和作为totalScore属性返回，只显示name属性和totalScore属性：

bson
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db.student.aggregate({
  $project: {
    _id: 0,
    name: 1,
    totalScore: { $sum: "$scores" }
  }
});

3.2.3 avg

计算并返回数字的平均值。

在$project中对数组属性求平均值，或者在$group中对数字属性求平均值：

bson
1
{ $avg: <expression> }

在$project中对数组属性求平均值：

bson
1
{ $avg: [ <expression>, <expression> ] }

含义：

名称 类型 说明
expression 数字或属性 使用$属性的方式指定属性，忽略非数字的属性值。

对文档按sex属性分组，统计文档数量并计算age属性的平均值：

bson
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db.student.aggregate({
  $group: {
    _id: "$sex",
    sexCount: { $count: {} },
    sexAvgAge: { $avg: "$age" }
  }
});

统计文档scores数组的平均值作为meanScore属性返回，只显示name属性和meanScore属性：

bson
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db.student.aggregate({
  $project: {
    _id: 0,
    name: 1,
    meanScore: { $avg: "$scores" }
  }
});

3.2.4 cond

条件表达式，根据条件执行表达式。

根据条件执行表达式：

bson
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{
  $cond: {
    if: <expression>,
    then: <trueCase>,
    else: <falseCase>
  }
}

含义：

名称 类型 说明
expression 文档 计算结果为布尔类型的表达式。
trueCase 文档 计算结果为true时返回此表达式的结果。
falseCase 文档 计算结果为false时返回此表达式的结果。

统计文档scores数组的总和，根据是否超过250作为level属性，返回name属性和level属性：

bson
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db.student.aggregate({
  $project: {
    _id: 0,
    name: 1,
    level: {
      $cond: {
        if: { $gt: [ { $sum: "$scores" }, 250 ] },
        then: "尖子生",
        else: "普通生"
      }
    }
  }
});
聚合查询
https://momashanhe.com/posts/20250328/144102/
本文作者
墨码山河
发布于
2025年3月28日
更新于
2025年4月2日
许可协议
CC BY-NC-SA 4.0
博文难免存在纰漏，如有错误之处，无论大小，恳请读者指正，博主不胜感激。
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