表达式与运算符（算术、比较、日期、字符串等）

作者：陈川阅读数：17481人阅读分类： MongoDB

表达式与运算符（算术、比较、日期、字符串等）

MongoDB提供了丰富的表达式和运算符，用于在聚合管道、查询条件和更新操作中进行数据处理。这些运算符涵盖了算术运算、比较操作、日期处理、字符串操作等多个方面，能够满足复杂的数据操作需求。

算术运算符

算术运算符用于执行基本的数学运算，包括加法、减法、乘法、除法等。在聚合管道中，这些运算符常用于计算字段值或生成新的字段。

// 示例：使用$add计算总价
db.orders.aggregate([
  {
    $project: {
      totalPrice: {
        $add: ["$price", "$tax"]
      }
    }
  }
])

// 示例：使用$multiply计算折扣价
db.products.aggregate([
  {
    $project: {
      discountedPrice: {
        $multiply: ["$price", 0.8]
      }
    }
  }
])

常用算术运算符包括：

$add：加法
$subtract：减法
$multiply：乘法
$divide：除法
$mod：取模
$abs：绝对值
$ceil：向上取整
$floor：向下取整
$round：四舍五入
$sqrt：平方根
$pow：幂运算

比较运算符

比较运算符用于比较两个值，返回布尔结果。这些运算符在查询条件和聚合表达式中都非常有用。

// 示例：查询价格大于100的产品
db.products.find({
  price: { $gt: 100 }
})

// 示例：在聚合管道中比较日期
db.orders.aggregate([
  {
    $match: {
      $expr: {
        $gt: ["$orderDate", "$dueDate"]
      }
    }
  }
])

主要比较运算符包括：

$eq：等于
$ne：不等于
$gt：大于
$gte：大于等于
$lt：小于
$lte：小于等于
$in：在数组中
$nin：不在数组中
$cmp：比较两个值，返回-1、0或1

日期运算符

MongoDB提供了丰富的日期运算符，用于处理日期字段和进行日期计算。

// 示例：计算订单处理天数
db.orders.aggregate([
  {
    $project: {
      processingDays: {
        $dateDiff: {
          startDate: "$orderDate",
          endDate: "$shipDate",
          unit: "day"
        }
      }
    }
  }
])

// 示例：获取日期的各个部分
db.events.aggregate([
  {
    $project: {
      year: { $year: "$date" },
      month: { $month: "$date" },
      day: { $dayOfMonth: "$date" },
      hour: { $hour: "$date" }
    }
  }
])

常用日期运算符：

$dateFromString：将字符串转换为日期
$dateToString：将日期格式化为字符串
$dayOfYear：获取一年中的第几天
$dayOfMonth：获取一月中的第几天
$dayOfWeek：获取一周中的第几天
$year/$month/$hour等：获取日期各部分
$dateAdd：日期加法
$dateSubtract：日期减法
$dateDiff：计算日期差值

字符串运算符

字符串运算符用于处理文本数据，包括连接、截取、大小写转换等操作。

// 示例：连接姓和名
db.users.aggregate([
  {
    $project: {
      fullName: {
        $concat: ["$firstName", " ", "$lastName"]
      }
    }
  }
])

// 示例：转换大小写
db.products.aggregate([
  {
    $project: {
      nameUpper: { $toUpper: "$name" },
      descriptionLower: { $toLower: "$description" }
    }
  }
])

主要字符串运算符：

$concat：连接字符串
$substr/$substrBytes/$substrCP：截取子字符串
$toLower：转换为小写
$toUpper：转换为大写
$trim：去除首尾空格
$ltrim：去除左侧空格
$rtrim：去除右侧空格
$split：分割字符串为数组
$strLenBytes：字符串字节长度
$strLenCP：字符串字符长度
$indexOfBytes/$indexOfCP：查找子字符串位置

逻辑运算符

逻辑运算符用于组合多个条件，构建复杂的逻辑表达式。

// 示例：组合多个条件
db.products.find({
  $and: [
    { price: { $gt: 50 } },
    { price: { $lt: 200 } },
    { stock: { $gt: 0 } }
  ]
})

// 示例：在聚合管道中使用条件逻辑
db.orders.aggregate([
  {
    $project: {
      status: {
        $cond: {
          if: { $gte: ["$amount", 1000] },
          then: "VIP",
          else: "Standard"
        }
      }
    }
  }
])

主要逻辑运算符：

$and：逻辑与
$or：逻辑或
$not：逻辑非
$nor：逻辑或非
$cond：条件表达式
$ifNull：如果为null则返回默认值
$switch：多条件分支

数组运算符

数组运算符用于处理数组字段，包括查询数组元素、操作数组内容等。

// 示例：查询包含特定标签的产品
db.products.find({
  tags: { $in: ["electronics", "sale"] }
})

// 示例：在聚合管道中操作数组
db.users.aggregate([
  {
    $project: {
      firstSkill: { $arrayElemAt: ["$skills", 0] },
      skillCount: { $size: "$skills" }
    }
  }
])

常用数组运算符：

$arrayElemAt：获取数组指定位置的元素
$concatArrays：连接多个数组
$filter：过滤数组元素
$in：判断值是否在数组中
$indexOfArray：查找元素在数组中的位置
$isArray：判断是否为数组
$map：映射数组
$range：生成数值范围数组
$reduce：归约数组
$reverseArray：反转数组
$size：获取数组长度
$slice：截取数组片段
$zip：合并多个数组

条件表达式

条件表达式允许根据条件返回不同的值，类似于编程语言中的if-else语句。

// 示例：根据分数返回等级
db.students.aggregate([
  {
    $project: {
      grade: {
        $switch: {
          branches: [
            { case: { $gte: ["$score", 90] }, then: "A" },
            { case: { $gte: ["$score", 80] }, then: "B" },
            { case: { $gte: ["$score", 70] }, then: "C" },
            { case: { $gte: ["$score", 60] }, then: "D" }
          ],
          default: "F"
        }
      }
    }
  }
])

主要条件表达式：

$cond：三元条件表达式
$ifNull：处理null值
$switch：多分支条件

类型转换运算符

类型转换运算符用于在不同数据类型之间进行转换。

// 示例：将字符串转换为数字
db.products.aggregate([
  {
    $project: {
      priceNumeric: {
        $toDouble: "$price"
      }
    }
  }
])

// 示例：检查字段类型
db.data.aggregate([
  {
    $project: {
      fieldType: {
        $type: "$value"
      }
    }
  }
])

主要类型转换运算符：

$convert：通用类型转换
$toBool：转换为布尔值
$toDate：转换为日期
$toDecimal：转换为Decimal128
$toDouble：转换为双精度浮点数
$toInt：转换为整数
$toLong：转换为长整数
$toObjectId：转换为ObjectId
$toString：转换为字符串
$type：获取值的BSON类型

变量与表达式

MongoDB允许在聚合管道中使用变量和复杂的表达式。

// 示例：使用变量计算
db.sales.aggregate([
  {
    $project: {
      total: {
        $let: {
          vars: {
            subtotal: { $multiply: ["$price", "$quantity"] }
          },
          in: {
            $subtract: [
              "$$subtotal",
              { $multiply: ["$$subtotal", "$discount"] }
            ]
          }
        }
      }
    }
  }
])

聚合累加器

聚合累加器用于在分组操作中计算汇总值。

// 示例：计算销售统计
db.sales.aggregate([
  {
    $group: {
      _id: "$productId",
      totalSales: { $sum: "$amount" },
      averagePrice: { $avg: "$price" },
      count: { $sum: 1 },
      maxQuantity: { $max: "$quantity" },
      minQuantity: { $min: "$quantity" }
    }
  }
])

主要聚合累加器：

$sum：求和
$avg：平均值
$first：获取组内第一个文档的字段值
$last：获取组内最后一个文档的字段值
$max：最大值
$min：最小值
$push：将值添加到数组
$addToSet：将唯一值添加到集合
$stdDevPop：总体标准差
$stdDevSamp：样本标准差

地理空间运算符

MongoDB提供了专门的地理空间运算符，用于处理地理空间数据。

// 示例：查询附近的点
db.places.find({
  location: {
    $near: {
      $geometry: {
        type: "Point",
        coordinates: [longitude, latitude]
      },
      $maxDistance: 1000
    }
  }
})

主要地理空间运算符：

$geoWithin：查询完全包含在指定几何图形内的文档
$geoIntersects：查询与指定几何图形相交的文档
$near：查询靠近某个点的文档
$nearSphere：在球面上查询靠近某个点的文档
$geometry：指定GeoJSON几何图形
$center/$centerSphere：指定圆形区域
$box/$polygon：指定多边形区域

位运算符

位运算符用于对整数值执行位操作。

// 示例：检查权限位
db.users.aggregate([
  {
    $project: {
      hasWritePermission: {
        $gt: [
          { $bitAnd: ["$permissions", 2] },
          0
        ]
      }
    }
  }
])

主要位运算符：

$bitAnd：按位与
$bitOr：按位或
$bitXor：按位异或
$bitNot：按位非

文本搜索运算符

MongoDB提供了全文搜索功能，支持文本索引和搜索。

// 示例：文本搜索
db.articles.find({
  $text: {
    $search: "mongodb tutorial",
    $language: "en",
    $caseSensitive: false
  }
})

其他特殊运算符

MongoDB还提供了一些特殊用途的运算符。

// 示例：使用$rand生成随机数
db.users.aggregate([
  {
    $project: {
      randomScore: {
        $add: ["$score", { $multiply: [{ $rand: {} }, 10] }]
      }
    }
  }
])

其他特殊运算符：