【mongoDB查询进阶】聚合管道(三)--表达式操作符

https://segmentfault.com/a/1190000010910985

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

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" : , "name" : "abc1",  score:  }
{ "_id" : , "name" : "avc1",  score:  }
{ "_id" : , "name" : "adc1",  score:  }
{ "_id" : , "name" : "awc1",  score:  }
{ "_id" : , "name" : "xyz1",  score:  }
{ "_id" : , "name" : "VWZ1",  score:  }

操作如下：

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

返回结果：

{ "name" : "abc1", score: , cmp60: , eq100: false, gt80: false, gte80: true, lt80: false, lte80: true, ne100: true }
{ "name" : "avc1", score: , cmp60: , eq100: false, gt80: true, gte80: true, lt80: false, lte80: false, ne100: true }
{ "name" : "adc1", score: , cmp60: , eq100: false, gt80: false, gte80: false, lt80: true, lte80: false, ne100: true }
{ "name" : "awc1", score: , cmp60: , eq100: false, gt80: false, gte80: false, lt80: true, lte80: true, ne100: true }
{ "name" : "xyz1", score: , cmp60: -, eq100: false, gt80: false, gte80: false, lt80: true, lte80: true, ne100: true }
{ "name" : "VWZ1", score: , cmp60: , 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" : , "item" : "abc", "price" : , "quantity" : , "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" : ,
  "year" : ,
  "month" : ,
  "day" : ,
  "hour" : ,
  "minutes" : ,
  "seconds" : ,
  "milliseconds" : ,
  "dayOfYear" : ,
  "dayOfWeek" : ,
  "week" : ,
  "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" : , "name" : "a",  score:  }
{ "_id" : , "name" : "b",  score:  }
{ "_id" : , "name" : "c",  score:  }
{ "_id" : , "name" : null,  score:  }

操作如下：

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

返回结果：

{ "name" : "a",  score: , pass:  }
{ "name" : "b",  score: , pass:  }
{ "name" : "c",  score: , pass:  }
{ "name" : "Unspecified",  score: , pass:  }

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。