MongoDB分組查詢（mongogroupby）

在開發中，我們常常需要對某個集合內的數據進行聚合操作或統計分析。MongoDB提供了豐富的聚合操作函數，其中分組查詢是其中最常用也是最重要的一個操作。

一、基本概念

所謂分組，就是將相同的數據按照指定的字段進行歸類，然後進行聚合操作。以學生數據為例，我們可以按照學生的年級字段進行分組，然後統計每個年級的學生人數、平均分等信息。

db.student.aggregate([
    {
        $group: {
            _id: "$grade",     //按照年級字段分組
            count: { $sum: 1 } //計算每組的學生數量
        }
    }
])

上面的代碼通過aggregate函數實現了分組查詢，首先指定了要分組的字段，這裡是grade字段。然後定義了要統計的信息，這裡僅統計每組的學生數量。

二、基本操作符

1、$sum

$sum用於計算指定字段的總和，僅能用於數值類型字段。例如，統計每個年級的總分數：

db.student.aggregate([
    {
        $group: {
            _id: "$grade",
            totalScore: { $sum: "$score" } //計算每組的總分數
        }
    }
])

2、$avg

$avg用於計算指定字段的平均值，僅能用於數值類型字段。例如，統計每個年級的平均分數：

db.student.aggregate([
    {
        $group: {
            _id: "$grade",
            avgScore: { $avg: "$score" } //計算每組的平均分數
        }
    }
])

3、$min

$min用於求指定字段的最小值。例如，統計每個年級的最低分數：

db.student.aggregate([
    {
        $group: {
            _id: "$grade",
            minScore: { $min: "$score" } //計算每組的最低分數
        }
    }
])

4、$max

$max用於求指定字段的最大值。例如，統計每個年級的最高分數：

db.student.aggregate([
    {
        $group: {
            _id: "$grade",
            maxScore: { $max: "$score" } //計算每組的最高分數
        }
    }
])

三、進階操作符

1、$push

$push用於將指定字段的值插入一個數組中，可以用於統計每組包含哪些學生的數據。例如：

db.student.aggregate([
    {
        $group: {
            _id: "$grade",
            students: { $push: "$name" } //將每組的學生姓名插入數組中
        }
    }
])

執行結果中，每個年級的結果中都包含了一個數組，在數組中保存了該年級的所有學生的姓名。

2、$addToSet

$addToSet也用於將指定字段的值插入一個數組中，但與$push不同的是，$addToSet保證數組中的元素不重複。例如：

db.student.aggregate([
    {
        $group: {
            _id: "$grade",
            subjects: { $addToSet: "$subject" } //將每組的課程名稱插入數組中
        }
    }
])

執行結果中，每個年級的結果中都包含了一個數組，在數組中保存了該年級包含的所有課程名稱，且不重複。

3、$first、$last

$first和$last分別用於在每個分組中，獲取某個指定字段的第一個和最後一個值。例如，統計每個年級第一名和最後一名的成績：

db.student.aggregate([
    {
        $group: {
            _id: "$grade",
            firstScore: { $first: "$score" }, //每組的第一名成績
            lastScore: { $last: "$score" }    //每組的最後一名成績
        }
    }
])

四、多字段分組

除了按照單個字段進行分組外，還可以按照多個字段進行分組。例如，統計每個年級每門課程的平均成績：

db.student.aggregate([
    {
        $group: {
            _id: { grade: "$grade", subject: "$subject" }, //按照多個字段分組
            avgScore: { $avg: "$score" } //計算每組的平均分數
        }
    }
])

首先定義了_id字段，該字段同時包含了grade和subject字段。然後再定義了要統計的信息，這裡是每組的平均分數。

五、分組操作前的過濾

在進行分組查詢前，我們可以通過$match操作符對原始數據進行過濾，只保留符合條件的數據。

db.student.aggregate([
    {
        $match: { subject: "Math" } //篩選出課程為Math的數據
    },
    {
        $group: {
            _id: "$grade",     //按照年級字段分組
            count: { $sum: 1 } //計算每組的學生數量
        }
    }
])

上述代碼先通過$match操作符，篩選出了課程為Math的數據，然後再進行分組查詢。

六、總結

分組查詢是MongoDB中最常用也是最重要的操作之一，通過使用豐富的操作符，我們可以對原始數據進行靈活的聚合操作和統計分析。在實際使用中，我們通常會將分組查詢與其他操作符（如$project、$sort等）結合使用，以實現更複雜的數據處理需求。