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MongoDB中的加减乘除运算详解

时间:2019-02-18来源/作者:东山絮柳仔 编辑:源码库 文章热度:

前言

很多同学因为对MongoDB不熟悉,加之应用的不是很多,有时候会认为MongoDB数据库对一些功能不支持,或者认为支持不好。今天我们 演示一下 MongoDB对“加减乘除”的使用。

在MongoDB数据库中“加减乘除”运算,又称为 数学表达式(mathematical expression;或算术表达式),主要用于操作数值。

1.$add操作符(+)

1.1 语法及功能介绍

$add 操作符主要用于将一组数字相加;也可以用于在指定时间上添加一定的时间间隔。时间间隔单位为milliseconds(毫秒)。

$add操作符的语法:

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

这个操作符接受一个或多个表达式作为参数,将这些表达式相加。

1.2 案例演示

例如我们有一个sales的集合, 其中有 商品类别 字段、商品价格 字段,商品服务费 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") }

如果有个需求,要统计 商品 的 总费用(price + fee),那么其统计SQL 如下:

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

结果显示如下:

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

现在我们来看下在时间上的$add运算,例如,在上面的集合中,我们想看看商品的 有效日期 ,假如商品的有效日期是在现有的date字段数据 + 3天(注意时间参数的单位为毫秒)。

有效日期 命名为 expire_date,则相应的SQL如下:

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

结果显示为 :

{ "_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:此案例中有关时间的这种运算,在SQL Server 数据库中是通过函数 DATEADD()来实现的。

2.$subtract操作符(-)

2.1 语法及功能介绍

$subtract操作符是$add的逆运算,它可以计算两个数值的差值;可以计算 2个日期时间的间隔;还可以在指定日期上减去指定的时间间隔。关于时间的计算,参数的单位都是milliseconds(毫秒)。

$subtract操作符的语法

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

接受两个表达式作为参数,用第一个表达式减去第二个表达式作为结果。

2.2 案例演示

将案例1的集合 sales清空,插入以下数据

{ "_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") }

新的数据,添加了 商品打折 的字段 。如果此时统计商品的总费用,则需要 商品价格字段 + 服务费用字段 - 打折字段

SQL 语句如下

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

统计结果显示如下

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

关于时间的减法运算有2个场景

场景1 :计算两个日期的时间间隔(统计单位为毫秒)

例如,我们计算sales中商品已生成存在的时间(现在的时间-集合中date字段)

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

结果显示为

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

注:此案例中关于时间的这种运算,在SQL Server 数据库中是通过函数 DATEDiff()来实现的。

场景2:指定日期上减去一定的时间间隔

假如sales集合中的商品一般是规定提前3个小时package的(date字段 --3个小时),那么我们来计算出 这个package_date

实现SQL的语句如下

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

结果显示如下

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

注:此案例中关于时间的这种运算,在SQL Server数据库中是通过函数 DATEADD()来实现的。

3.$multiply操作符(*)

3.1 语法及功能介绍

$multiply操作符主要用来一组数值相乘。

$multiplyt操作符的语法

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

接受一个或多个表达式,并将它们相乘。

3.2 案例演示

将案例2的集合 sales清空,插入以下数据

{ "_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") }

在这个商品销售集合中,有商品的价格字段,还有商品数量字段,我们需要统计出,每个商品的总额(商品价格*商品数据量)

统计的SQL语句:

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

结果显示如下:

{ "_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 语法及功能介绍

$divide操作符主要用来2个数字相除。

$divide操作符的语法为:

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

接受两个表达式,将第一个表达式除以第二个表达式的商作为结果。

4.2 案例演示

例如我们有一个关于项目计划的集合planning , 在这个集合中 有关于耗时的字段 hours,数据格式如下。

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

上面的数据是安照工时统计的,如果我们安照工作日统计(工时/8),其SQL语句如下:

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

结果显示如下:

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

5 求余 运算($mod)

讲到除法运算,自然就会想到求余的运算(%),下面我们简单介绍以下求余运算符$mod。

5.1 语法及功能介绍

语法:

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

接受两个表达式,将第一个表达式除以第二个表达式得到的余数作为结果。

5.2 案例演示

还是上面的关于任务计划的集合,上面有工时字段,还有任务字段,数据格式如下:

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

我们统计每个任务平均后,剩余的时间,SQL语句如下:

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

结果显示如下:

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

6.案例分析

在文章的最后一节,我们用一个例子,巩固一下上面的学习,同时引入另外一个知识点----逻辑表达式。

6.1 案例探究

假如有个大学教授想通过某种比较复杂的计算为他的学生打分:出勤率占10%,日常测验成绩占30%,期末考试成绩占60%,但如果是老师宠爱的学生,那么分数就是100.

关于学生students集合的数据格式如下

{ "_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 }

满足此教授老师需求的查询SQL语句如下:

db.students.aggregate(
 [
 {
  $project:
  {

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

查询的结果如下

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

在本例中我们不仅用到了数学表达式$add,$$multiply,还用到了逻辑表达式$cond(if 老师宠爱的学生 就100,否则 计算分数...)。下面,我们粗略讲解一下关于 MongoDB的逻辑表达式。

6.2 常用逻辑表达式

 

类别 操作符 语法 功能用途
布尔表达式 $and {$and: [ <expression1>, <expression2>, ... ]} 如果所有表达式的值为true,那就返回true,否则返回false。
$or {$or: [ <expression1>, <expression2>, ... ]} 只要有任意表达式的值为true,那就返回true,否则返回false。
$not { $not: [ <expression> ] } 对expression取反。
控制表达式 $cond { $cond: { if: <boolean-expression>, then: <true-case>, else: <false-case-> } }
或者
{ $cond: [ <boolean-expression>, <true-case>, <false-case> ] }
 如果boolean-expression为的值是true,那就返回true-case,否则返回false-case。
 $ifNull  { $ifNull: [ <expression>,<replacement-expression-if-null> ] }  如果expression是null,那就返回replacement-expression-if-null,否则返回expression。
比较表达式  $cmp  { $cmp: [ <expression1>,<expression2> ] }  比较expression1和expression2,如果相等,返回0;如果前者大于后者,返回一个正数1;如果前者小于后者。返回一个负数-1。
 $strcasecmp  { $strcasecmp: [<expression1>,<expression2> ] }  $cmp的细化。用来比较expression1和expression2;区分大小写,主要针对ASCII characters。如果相等,返回0;如果前者大于后者,返回一个正数1;如果前者小于后者。返回一个负数-1。
 $eq/$ne/$gt/$gte/$lt/$lte  $eq/$ne/$gt/$gte/$lt/$lte :[ <expression1>,<expression2> ]  对expression1和expression2执行相应的比较操作,返回比较的结构(true或false)。

 

通过这些操作符,就可以在聚合中使用更复杂的逻辑。

总结

以上就是这篇文章的全部内容了,希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,如果有疑问大家可以留言交流,谢谢大家对ASPKU源码库的支持。


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