MongoDB查询实现 行级别的聚合函数

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title: MongoDB 实现行级别的聚合函数（类似于Oracle的开窗函数）
tags: []
notebook: test note book

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场景： 显示每个班级每个人每科的分数，班级的平均分，班级排名等聚合列

row data 为每个人的名字,年级,科目,分数.要求统计出每个人的成绩总分,单科成绩排名,总分成绩排名,班级成绩排名.并且显示在每一行上.

测试数据

db.score.insert({ "_id":"1", "name":"test1", "subject":"语文", "score":70, "class":"四年级"});
db.score.insert({ "_id":"2", "name":"test2", "subject":"语文", "score":80, "class":"四年级"});
db.score.insert({ "_id":"3", "name":"test3", "subject":"语文", "score":59, "class":"四年级"});
db.score.insert({ "_id":"4", "name":"test4", "subject":"语文", "score":78, "class":"五年级"});
db.score.insert({ "_id":"5", "name":"test5", "subject":"语文", "score":99, "class":"五年级"});
db.score.insert({ "_id":"6", "name":"test6", "subject":"语文", "score":67, "class":"五年级"});
db.score.insert({ "_id":"7", "name":"test1", "subject":"数学", "score":56, "class":"四年级"});
db.score.insert({ "_id":"8", "name":"test2", "subject":"数学", "score":78, "class":"四年级"});
db.score.insert({ "_id":"9", "name":"test3", "subject":"数学", "score":57, "class":"四年级"});
db.score.insert({ "_id":"10", "name":"test4", "subject":"数学", "score":88, "class":"五年级"});
db.score.insert({ "_id":"11", "name":"test5", "subject":"数学", "score":69, "class":"五年级"});
db.score.insert({ "_id":"12", "name":"test6", "subject":"数学", "score":47, "class":"五年级"});
db.score.insert({ "_id":"13", "name":"test1", "subject":"英语", "score":79, "class":"四年级"});
db.score.insert({ "_id":"14", "name":"test2", "subject":"英语", "score":66, "class":"四年级"});
db.score.insert({ "_id":"15", "name":"test3", "subject":"英语", "score":88, "class":"四年级"});
db.score.insert({ "_id":"16", "name":"test4", "subject":"英语", "score":97, "class":"五年级"});
db.score.insert({ "_id":"17", "name":"test5", "subject":"英语", "score":68, "class":"五年级"});
db.score.insert({ "_id":"18", "name":"test6", "subject":"英语", "score":77, "class":"五年级"});

先给出查询语句,再一步步分析

db.score.aggregate([
    {
        $sort:{
            score:-1
        }
    },
    {
        $group:{
            _id:{
                subject:"$subject",
                class:"$class"
            },
            avgScore:{
                $avg:"$score"
            },
            sumScore:{
                $sum:"$score"
            },
            rowData:{
                $push:"$$ROOT"
            }
        }
    },
    {
        $unwind:{
            path:"$rowData",
            preserveNullAndEmptyArrays:true,
            includeArrayIndex:"rangIndex"
        }
    },  
    {
        $group:{
            _id:"$rowData.name",
            totalScore:{
                $sum:"$rowData.score"
            },
            rowData:{
                $push:"$$ROOT"
            }
        }
    },
    {
        $unwind:{
            path:"$rowData",
            preserveNullAndEmptyArrays:true,
        }
    },
    {
        $project:{
            _id:0,
            姓名:"$_id",
            年级:"$rowData._id.class",
            科目:"$rowData._id.subject",
            成绩:"$rowData.rowData.score",
            总分:"$totalScore",
            年级科目成绩排名:{$add:["$rowData.rangIndex",1]},
            年级科目平均分:"$rowData.avgScore",
            年级科目总分:"$rowData.sumScore"
        }
    }
]);

查询结果

姓名	年级	科目	成绩	总分	科目层级年级排名	年级科目平均分	年级科目总分
test5	五年级	数学	69	236	2	68	204
test5	五年级	语文	99	236	1	81	244
test5	五年级	英语	68	236	3	80	242
test6	五年级	数学	47	191	3	68	204
test6	五年级	语文	67	191	3	81	244
test6	五年级	英语	77	191	2	80	242
test4	五年级	数学	88	263	1	68	204
test4	五年级	语文	78	263	2	81	244
test4	五年级	英语	97	263	1	80	242
test1	四年级	数学	56	205	3	63	191
test1	四年级	语文	70	205	2	69	209
test1	四年级	英语	79	205	2	77	233
test3	四年级	数学	57	204	2	63	191
test3	四年级	语文	59	204	3	69	209
test3	四年级	英语	88	204	1	77	233
test2	四年级	数学	78	224	1	63	191
test2	四年级	语文	80	224	1	69	209
test2	四年级	英语	66	224	3	77	233

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查询语句分析

    {
        $sort:{
            score:-1
        }
    },

先按分数从高到低讲所有数据排序,目的是为了之后方便算出科目层级年级排名.

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    {
        $group:{
            _id:{
                subject:"$subject",
                class:"$class"
            },
            avgScore:{
                $avg:"$score"
            },
            sumScore:{
                $sum:"$score"
            },
            rowData:{
                $push:"$$ROOT"
            }
        }
    },

• 按年级和科目进行分组,目的是算出科目平均分和科目的总分.此处的rowData用了$group函数的子函数$push,$push的作用是进行分组时,将原始数据塞入到一个数组里面,有点类似于$unwind的反过来的用法.因为我们之后还是要用到row level 的数据.

• "$$ROOT" 的意思是将整个目录push到数组里面, 这里也可以push自己想要的fields

    rowData:{
        $push:{
            name:"$name",
            score:"$score"
        }
    }

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    {
        $unwind:{
            path:"$rowData",
            preserveNullAndEmptyArrays:true,
            includeArrayIndex:"rangIndex"
        }
    },  

unwind的作用是将数组解压,那么我们即又可以得到row level 的数据了,此时每一行的数据也包含sumScore,avgScoure 属性了.而这里的 includeArrayIndex属性的意思是在unwind时,给每条记录加一个rangIndex属性,属性的内容是行号,有点类似于oracle的rownumber.要注意的是这里的includeArrayIndex是每个组的行号,也就是换一组就又会从0开始,而且是默认排序,到这里也就会明白为什么我会在最前面加一个$sort函数先排好序.

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    {
        $group:{
            _id:"$rowData.name",
            totalScore:{
                $sum:"$rowData.score"
            },
            rowData:{
                $push:"$$ROOT"
            }
        }
    },
    {
        $unwind:{
            path:"$rowData",
            preserveNullAndEmptyArrays:true,
        }
    },

和上面的group类似,此处作用是算出个人的总成绩,再unwind 出row level data

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    {
        $project:{
            _id:0,
            姓名:"$_id",
            年级:"$rowData._id.class",
            科目:"$rowData._id.subject",
            成绩:"$rowData.rowData.score",
            总分:"$totalScore",
            年级科目成绩排名:{$add:["$rowData.rangIndex",1]},
            年级科目平均分:"$rowData.avgScore",
            年级科目总分:"$rowData.sumScore"
        }
    }

显示出需要的结果.这里的年级科目成绩排名稍微处理了一下,每个结果都+1,因为index是从0开始的

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我们还可以计算

• 成绩类别 不及格/及格/良好/优秀
• 班级人数统计
• 总成绩排名
• 结果按年级,科目,年级科目成绩排名升序排名

有兴趣的可以根据测试数据进行查询语句的改写,算是巩固练习.