MongoDB 中的【加減乘除】運算

不少同窗由於對MongoDB不熟悉，加之應用的不是不少，有時候會認爲MongoDB數據庫對一些功能不支持，或者認爲支持很差。今天咱們 演示一下 MongoDB對「加減乘除」的使用。

在MongoDB數據庫中「加減乘除」運算，又稱爲 數學表達式（mathematical expression；或算術表達式），主要用於操做數值。

1.$add操做符（+）

1.1 語法及功能介紹

$add 操做符主要用於將一組數字相加；也能夠用於在指定時間上添加必定的時間間隔。時間間隔單位爲milliseconds（毫秒）。

$add操做符的語法：

{ $add: [ <expression1>, <expression2>, ... ] }

這個操做符接受一個或多個表達式做爲參數，將這些表達式相加。

1.2 案例演示

例如咱們有一個sales的集合， 其中有 商品類別 字段、商品價格 字段，商品服務費 字段。

{ "_id" : 1, "item" : "abc", "price" : 10, "fee" : 2, date: ISODate("2014-03-01T08:00:00Z") } { "_id" : 2, "item" : "jkl", "price" : 20, "fee" : 1, date: ISODate("2014-03-01T09:00:00Z") } { "_id" : 3, "item" : "xyz", "price" : 5,  "fee" : 0, date: ISODate("2014-03-15T09:00:00Z") }

若是有個需求，要統計 商品 的 總費用（price + fee），那麼其統計SQL 以下：

db.sales.aggregate( [ { $project: { item: 1, total: { $add: [ "$price", "$fee" ] } } } ] )

結果顯示以下：

{ "_id" : 1, "item" : "abc", "total" : 12 } { "_id" : 2, "item" : "jkl", "total" : 21 } { "_id" : 3, "item" : "xyz", "total" : 5 }

 

如今咱們來看下在時間上的$add運算，例如，在上面的集合中，咱們想看看商品的 有效日期 ，假如商品的有效日期是在現有的date字段數據 + 3天（注意時間參數的單位爲毫秒）。

有效日期 命名爲 expire_date，則相應的SQL以下：

db.sales.aggregate( [ { $project: { item: 1, expire_date: { $add: [ "$date", 3*24*60*60*1000 ] } } } ] )

結果顯示爲 ：

{ "_id" : 1, "item" : "abc", "expire_date" : ISODate("2014-03-04T08:00:00Z") } { "_id" : 2, "item" : "jkl", "expire_date" : ISODate("2014-03-04T09:00:00Z") } { "_id" : 3, "item" : "xyz", "expire_date" : ISODate("2014-03-18T09:00:00Z") }

注：此案例中有關時間的這種運算，在SQL Server 數據庫中是經過函數 DATEADD(）來實現的。

2.$subtract操做符（－）

2.1 語法及功能介紹

$subtract操做符是$add的逆運算，它能夠計算兩個數值的差值；能夠計算 2個日期時間的間隔；還能夠在指定日期上減去指定的時間間隔。關於時間的計算，參數的單位都是milliseconds（毫秒）。

$subtract操做符的語法

{ $subtract: [ <expression1>, <expression2> ] }

接受兩個表達式做爲參數，用第一個表達式減去第二個表達式做爲結果。

2.2 案例演示

將案例1的集合 sales清空，插入如下數據

{ "_id" : 1, "item" : "abc", "price" : 10, "fee" : 2, "discount" : 5, "date" : ISODate("2014-03-01T08:00:00Z") } { "_id" : 2, "item" : "jkl", "price" : 20, "fee" : 1, "discount" : 2, "date" : ISODate("2014-03-01T09:00:00Z") }

新的數據，添加了 商品打折 的字段 。若是此時統計商品的總費用，則須要 商品價格字段 + 服務費用字段 - 打折字段 

SQL 語句以下 

db.sales.aggregate( [ { $project: { item: 1, total: { $subtract: [ { $add: [ "$price", "$fee" ] }, "$discount" ] } } } ] )

統計結果顯示以下

{ "_id" : 1, "item" : "abc", "total" : 7 } { "_id" : 2, "item" : "jkl", "total" : 19 }

 

關於時間的減法運算有2個場景

場景1 ：計算兩個日期的時間間隔（統計單位爲毫秒）

例如，咱們計算sales中商品已生成存在的時間（如今的時間-集合中date字段）

db.sales.aggregate( [ { $project: { item: 1, dateDifference: { $subtract: [ new Date(), "$date" ] } } } ] )

結果顯示爲

{ "_id" : 1, "item" : "abc", "dateDifference" : NumberLong("154747094624") } { "_id" : 2, "item" : "jkl", "dateDifference" : NumberLong("154743494624") }

注：此案例中關於時間的這種運算，在SQL Server 數據庫中是經過函數 DATEDiff(）來實現的。

場景2：指定日期上減去必定的時間間隔

假如sales集合中的商品通常是規定提早3個小時package的(date字段 --3個小時)，那麼咱們來計算出 這個package_date

實現SQL的語句以下

db.sales.aggregate( [ { $project: { item: 1, dateDifference: { $subtract: [ "$date", 3 * 60 * 60 * 1000 ] } } } ] )

結果顯示以下

{ "_id" : 1, "item" : "abc", "dateDifference" : ISODate("2014-03-01T05:00:00Z") } { "_id" : 2, "item" : "jkl", "dateDifference" : ISODate("2014-03-01T06:00:00Z") }

注：此案例中關於時間的這種運算，在SQL Server數據庫中是經過函數 DATEADD(）來實現的。

3.$multiply操做符（*）

3.1 語法及功能介紹

$multiply操做符主要用來一組數值相乘。

$multiplyt操做符的語法

{ $multiply: [ <expression1>, <expression2>, ... ] }

接受一個或多個表達式，並將它們相乘。

3.2 案例演示

將案例2的集合 sales清空，插入如下數據

{ "_id" : 1, "item" : "abc", "price" : 10, "quantity": 2, date: ISODate("2014-03-01T08:00:00Z") } { "_id" : 2, "item" : "jkl", "price" : 20, "quantity": 1, date: ISODate("2014-03-01T09:00:00Z") } { "_id" : 3, "item" : "xyz", "price" : 5, "quantity": 10, date: ISODate("2014-03-15T09:00:00Z") }

在這個商品銷售集合中，有商品的價格字段，還有商品數量字段，咱們須要統計出，每一個商品的總額（商品價格*商品數據量）

統計的SQL語句：

 db.sales.aggregate( [ { $project: { item: 1, total_price: { $multiply: [ "$price", "$quantity" ] } } } ] )

結果顯示以下:

{ "_id" : 1, "item" : "abc", "total_price" : 20 } { "_id" : 2, "item" : "jkl", "total_price" : 20 } { "_id" : 3, "item" : "xyz", "total_price" : 50 }

 

4.$divide操做符（/）

4.1 語法及功能介紹

$divide操做符主要用來2個數字相除。

$divide操做符的語法爲：

{ $divide: [ <expression1>, <expression2> ] }

接受兩個表達式，將第一個表達式除以第二個表達式的商做爲結果。

4.2 案例演示

例如咱們有一個關於項目計劃的集合planning ， 在這個集合中 有關於耗時的字段 hours，數據格式以下。

{ "_id" : 1, "name" : "A", "hours" : 80, "resources" : 7 }, { "_id" : 2, "name" : "B", "hours" : 40, "resources" : 4 }

上面的數據是安照工時統計的，若是咱們安照工做日統計（工時/8）,其SQL語句以下：

db.planning.aggregate( [ { $project: { name: 1, workdays: { $divide: [ "$hours", 8 ] } } } ] )

結果顯示以下：

{ "_id" : 1, "name" : "A", "workdays" : 10 } { "_id" : 2, "name" : "B", "workdays" : 5 }

 

5  求餘 運算（$mod）

講到除法運算，天然就會想到求餘的運算（%），下面咱們簡單介紹如下求餘運算符$mod。

5.1 語法及功能介紹

語法：

{ $mod: [ <expression1>, <expression2> ] }

接受兩個表達式，將第一個表達式除以第二個表達式獲得的餘數做爲結果。

5.2 案例演示

仍是上面的關於任務計劃的集合，上面有工時字段，還有任務字段，數據格式以下：

{ "_id" : 1, "project" : "A", "hours" : 80, "tasks" : 7 } { "_id" : 2, "project" : "B", "hours" : 40, "tasks" : 4 }

咱們統計每一個任務平均後，剩餘的時間，SQL語句以下：

db.planning.aggregate( [ { $project: { remainder: { $mod: [ "$hours", "$tasks" ] } } } ] )

結果顯示以下：

{ "_id" : 1, "remainder" : 3 } { "_id" : 2, "remainder" : 0 }

 

6.案例分析

在文章的最後一節，咱們用一個例子，鞏固一下上面的學習，同時引入另一個知識點----邏輯表達式。

6.1 案例探究

假若有個大學教授想經過某種比較複雜的計算爲他的學生打分：出勤率佔10%，平常測驗成績佔30%，期末考試成績佔60%，但若是是老師寵愛的學生，那麼分數就是100.

關於學生students集合的數據格式以下

{ "_id" : 1, "sno" : 201501010001, "name" : "xiaoming", "attendanceAvg" : 90, "quizzAvg" : 95, "testAvg" : 98, "teacherPet" : true } { "_id" : 2, "sno" : 201501010002, "name" : "xiaoli", "attendanceAvg" : 100, "quizzAvg" : 90, "testAvg" : 90, "teacherPet" : false } { "_id" : 3, "sno" : 201501010003, "name" : "xiaohong", "attendanceAvg" : 100, "quizzAvg" : 80, "testAvg" : 100, "teacherPet" : false }

知足此教授老師需求的查詢SQL語句以下：

db.students.aggregate( [ { $project: { "sno": 1, "name": 1, grade: { $cond: ["$teacherPet", 100, { "$add": [ { "$multiply": ["$attendanceAvg", .1] }, { "$multiply": ["$quizzAvg", .3] }, { "$multiply": ["$testAvg", .6] } ] }] } } } ] )

查詢的結果以下

{ "_id" : 1, "sno" : 201501010001, "name" : "xiaoming", "grade" : 100 } { "_id" : 2, "sno" : 201501010002, "name" : "xiaoli", "grade" : 91 } { "_id" : 3, "sno" : 201501010003, "name" : "xiaohong", "grade" : 94 }

在本例中咱們不只用到了數學表達式$add,$$multiply，還用到了邏輯表達式$cond（if 老師寵愛的學生 就100，不然 計算分數...）。下面，咱們粗略講解一下關於 MongoDB的邏輯表達式。

6.2 經常使用邏輯表達式

類別	操做符	語法	功能用途
布爾表達式	$and	{$and: [ <expression1>, <expression2>, ... ]}	若是全部表達式的值爲true，那就返回true，不然返回false。
$or	{$or: [ <expression1>, <expression2>, ... ]}	只要有任意表達式的值爲true，那就返回true，不然返回false。
$not	{ $not: [ <expression> ] }	對expression取反。
控制表達式	$cond	{ $cond: { if: <boolean-expression>, then: <true-case>, else: <false-case-> } } 或者 { $cond: [ <boolean-expression>, <true-case>, <false-case> ] }	若是boolean-expression爲的值是true，那就返回true-case，不然返回false-case。
$ifNull	{ $ifNull: [ <expression>, <replacement-expression-if-null> ] }	若是expression是null，那就返回replacement-expression-if-null，不然返回expression。
比較表達式	$cmp	{ $cmp: [ <expression1>, <expression2> ] }	比較expression1和expression2，若是相等，返回0；若是前者大於後者，返回一個正數1；若是前者小於後者。返回一個負數-1。
$strcasecmp	{ $strcasecmp: [ <expression1>, <expression2> ] }	$cmp的細化。用來比較expression1和expression2；區分大小寫，主要針對ASCII characters。若是相等，返回0；若是前者大於後者，返回一個正數1；若是前者小於後者。返回一個負數-1。
$eq/$ne/$gt/$gte/$lt/$lte	$eq/$ne/$gt/$gte/$lt/$lte :[ <expression1>, <expression2> ]	對expression1和expression2執行相應的比較操做，返回比較的結構（true或false）。

 

經過這些操做符，就能夠在聚合中使用更復雜的邏輯。

 

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