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MongoDB中的加減乘除運算詳解

前言

很多同學(xué)因為對MongoDB不熟悉，加之應(yīng)用的不是很多，有時候會認為MongoDB數(shù)據(jù)庫對一些功能不支持，或者認為支持不好。今天我們演示一下 MongoDB對“加減乘除”的使用。

在MongoDB數(shù)據(jù)庫中“加減乘除”運算，又稱為數(shù)學(xué)表達式（mathematical expression；或算術(shù)表達式），主要用于操作數(shù)值。

1.$add操作符（+）

1.1 語法及功能介紹

$add 操作符主要用于將一組數(shù)字相加；也可以用于在指定時間上添加一定的時間間隔。時間間隔單位為milliseconds（毫秒）。

$add操作符的語法：

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

這個操作符接受一個或多個表達式作為參數(shù)，將這些表達式相加。

1.2 案例演示

例如我們有一個sales的集合，其中有商品類別字段、商品價格字段，商品服務(wù)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") }

如果有個需求，要統(tǒng)計商品的總費用（price + fee），那么其統(tǒng)計SQL 如下：

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

結(jié)果顯示如下：

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

現(xiàn)在我們來看下在時間上的$add運算，例如，在上面的集合中，我們想看看商品的有效日期，假如商品的有效日期是在現(xiàn)有的date字段數(shù)據(jù) + 3天（注意時間參數(shù)的單位為毫秒）。

有效日期命名為 expire_date，則相應(yīng)的SQL如下：

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

結(jié)果顯示為：

{ "_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(guān)時間的這種運算，在SQL Server 數(shù)據(jù)庫中是通過函數(shù) DATEADD(）來實現(xiàn)的。

2.$subtract操作符（－）

2.1 語法及功能介紹

$subtract操作符是$add的逆運算，它可以計算兩個數(shù)值的差值；可以計算 2個日期時間的間隔；還可以在指定日期上減去指定的時間間隔。關(guān)于時間的計算，參數(shù)的單位都是milliseconds（毫秒）。

$subtract操作符的語法

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

接受兩個表達式作為參數(shù)，用第一個表達式減去第二個表達式作為結(jié)果。

2.2 案例演示

將案例1的集合 sales清空，插入以下數(shù)據(jù)

{ "_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(shù)據(jù)，添加了商品打折的字段。如果此時統(tǒng)計商品的總費用，則需要商品價格字段 + 服務(wù)費用字段 - 打折字段

SQL 語句如下

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

統(tǒng)計結(jié)果顯示如下

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

關(guān)于時間的減法運算有2個場景

場景1 ：計算兩個日期的時間間隔（統(tǒng)計單位為毫秒）

例如，我們計算sales中商品已生成存在的時間（現(xiàn)在的時間-集合中date字段）

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

結(jié)果顯示為

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

注：此案例中關(guān)于時間的這種運算，在SQL Server 數(shù)據(jù)庫中是通過函數(shù) DATEDiff(）來實現(xiàn)的。

場景2：指定日期上減去一定的時間間隔

假如sales集合中的商品一般是規(guī)定提前3個小時package的(date字段 --3個小時)，那么我們來計算出這個package_date

實現(xiàn)SQL的語句如下

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

結(jié)果顯示如下

{ "_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(guān)于時間的這種運算，在SQL Server數(shù)據(jù)庫中是通過函數(shù) DATEADD(）來實現(xiàn)的。

3.$multiply操作符（*）

3.1 語法及功能介紹

$multiply操作符主要用來一組數(shù)值相乘。

$multiplyt操作符的語法

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

接受一個或多個表達式，并將它們相乘。

3.2 案例演示

將案例2的集合 sales清空，插入以下數(shù)據(jù)

{ "_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(shù)量字段，我們需要統(tǒng)計出，每個商品的總額（商品價格*商品數(shù)據(jù)量）

統(tǒng)計的SQL語句：

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

結(jié)果顯示如下:

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

4.$divide操作符（/）

4.1 語法及功能介紹

$divide操作符主要用來2個數(shù)字相除。

$divide操作符的語法為：

{ $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作為結(jié)果。

4.2 案例演示

例如我們有一個關(guān)于項目計劃的集合planning ，在這個集合中有關(guān)于耗時的字段 hours，數(shù)據(jù)格式如下。

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

上面的數(shù)據(jù)是安照工時統(tǒng)計的，如果我們安照工作日統(tǒng)計（工時/8）,其SQL語句如下：

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

結(jié)果顯示如下：

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

5 求余運算（$mod）

講到除法運算，自然就會想到求余的運算（%），下面我們簡單介紹以下求余運算符$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得到的余數(shù)作為結(jié)果。

5.2 案例演示

還是上面的關(guān)于任務(wù)計劃的集合，上面有工時字段，還有任務(wù)字段，數(shù)據(jù)格式如下：

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

我們統(tǒng)計每個任務(wù)平均后，剩余的時間，SQL語句如下：

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

結(jié)果顯示如下：

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

6.案例分析

在文章的最后一節(jié)，我們用一個例子，鞏固一下上面的學(xué)習(xí)，同時引入另外一個知識點----邏輯表達式。

6.1 案例探究

假如有個大學(xué)教授想通過某種比較復(fù)雜的計算為他的學(xué)生打分：出勤率占10%，日常測驗成績占30%，期末考試成績占60%，但如果是老師寵愛的學(xué)生，那么分數(shù)就是100.

關(guān)于學(xué)生students集合的數(shù)據(jù)格式如下

{ "_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 }

滿足此教授老師需求的查詢SQL語句如下：

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(jié)果如下

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

在本例中我們不僅用到了數(shù)學(xué)表達式$add,$$multiply，還用到了邏輯表達式$cond（if 老師寵愛的學(xué)生就100，否則計算分數(shù)...）。下面，我們粗略講解一下關(guān)于 MongoDB的邏輯表達式。

6.2 常用邏輯表達式

類別	操作符	語法	功能用途
布爾表達式	$and	{$and: [ expression1>, expression2>, ... ]}	如果所有表達式的值為true，那就返回true，否則返回false。
	$or	{$or: [ expression1>, expression2>, ... ]}	只要有任意表達式的值為true，那就返回true，否則返回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> ] }	如果boolean-expression為的值是true，那就返回true-case，否則返回false-case。
控制表達式	$ifNull	{ $ifNull: [ expression>,replacement-expression-if-null> ] }	如果expression是null，那就返回replacement-expression-if-null，否則返回expression。
比較表達式	$cmp	{ $cmp: [ expression1>,expression2> ] }	比較expression1和expression2，如果相等，返回0；如果前者大于后者，返回一個正數(shù)1；如果前者小于后者。返回一個負數(shù)-1。
	$strcasecmp	{ $strcasecmp: [expression1>,expression2> ] }	$cmp的細化。用來比較expression1和expression2；區(qū)分大小寫，主要針對ASCII characters。如果相等，返回0；如果前者大于后者，返回一個正數(shù)1；如果前者小于后者。返回一個負數(shù)-1。
	$eq/$ne/$gt/$gte/$lt/$lte	$eq/$ne/$gt/$gte/$lt/$lte :[ expression1>,expression2> ]	對expression1和expression2執(zhí)行相應(yīng)的比較操作，返回比較的結(jié)構(gòu)（true或false）。

通過這些操作符，就可以在聚合中使用更復(fù)雜的邏輯。

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對腳本之家的支持。

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