使用 MongoDB 基本数据类型

介绍

在本实验中，你将学习如何在 MongoDB 中处理各种数据类型，包括数字、字符串、布尔值、日期和对象 ID。实验涵盖了如何存储、查询和操作 MongoDB 数据库中不同类型数据的实际示例。你将通过动手实践，掌握常见操作，并理解每种数据类型的适用场景。

实验分为五个主要步骤：处理数字、处理字符串数据、使用布尔值、存储日期和时间，以及管理对象 ID。每个步骤都提供了详细的讲解，演示了相关的 MongoDB 命令，并展示了各自数据类型的独特特性和应用场景。

Skills Graph

处理数字

在这一步骤中，你将学习如何在 MongoDB 中处理数字数据类型，探索在数据库中存储和操作数字的不同方法。

理解 MongoDB 中的数字类型

MongoDB 支持多种数字数据类型，包括整数和浮点数。让我们从启动 MongoDB shell 并探索这些类型开始。

首先，打开终端并启动 MongoDB shell：

mongosh

接下来，创建一个数据库和集合来演示数字操作：

use numbers_lab
db.createCollection("products")

插入整数和小数

让我们添加一些包含不同数字类型的产品：

db.products.insertMany([
    {
        name: "Laptop",
        price: 999,           // 整数
        stock: 50,            // 整数
        discount: 0.1,        // 小数
        rating: 4.5           // 浮点数
    },
    {
        name: "Smartphone",
        price: 599,
        stock: 100,
        discount: 0.15,
        rating: 4.7
    }
])

示例输出

{
  acknowledged: true,
  insertedIds: {
    '0': ObjectId("..."),
    '1': ObjectId("...")
  }
}

数字操作

MongoDB 允许你执行各种数字操作。让我们演示一些操作：

// 查找价格大于 500 的产品
db.products.find({ price: { $gt: 500 } })

// 更新库存并增加
db.products.updateOne(
    { name: "Laptop" },
    { $inc: { stock: 10 } }
)

// 查找评分高于 4 的产品
db.products.find({ rating: { $gte: 4 } })

需要记住的关键点

• 整数是没有小数点的整数
• 浮点数可以包含小数位
• MongoDB 使用 $gt（大于）、$lt（小于）、$inc（递增）进行数字操作

处理字符串数据

在这一步骤中，你将学习如何在 MongoDB 中处理字符串数据类型，探索在数据库中存储、查询和操作文本数据的不同方法。

理解 MongoDB 中的字符串类型

MongoDB 提供了强大的字符串处理能力。我们将继续使用上一步中创建的数据库来演示字符串操作。

首先，确保你已进入 MongoDB shell：

mongosh

切换到现有的数据库：

use numbers_lab

插入和查询字符串数据

让我们添加更多包含字符串字段的文档：

db.products.insertMany([
    {
        name: "Wireless Headphones",
        brand: "TechSound",
        description: "High-quality noise-canceling headphones",
        color: "Black",
        tags: ["electronics", "audio", "wireless"]
    },
    {
        name: "Smart Watch",
        brand: "FitTech",
        description: "Advanced fitness tracking smartwatch",
        color: "Silver",
        tags: ["wearables", "fitness", "technology"]
    }
])

字符串查询操作

MongoDB 提供了多种查询字符串数据的方式：

// 通过精确名称查找产品
db.products.find({ name: "Smart Watch" })

// 使用正则表达式进行不区分大小写的搜索
db.products.find({ brand: { $regex: /tech/i } })

// 在标签数组中搜索
db.products.find({ tags: "electronics" })

字符串操作方法

你还可以执行字符串操作：

// 更新描述
db.products.updateOne(
    { name: "Wireless Headphones" },
    { $set: { description: description.toUpperCase() } }
)

// 检查字符串长度
db.products.find({
    $expr: { $gt: [{ $strLenCP: "$name" }, 10] }
})

需要记住的关键点

• MongoDB 中的字符串是 UTF-8 编码的
• 使用 $regex 进行模式匹配
• 数组可以包含字符串元素
• MongoDB 支持多种字符串操作方法

使用布尔值

在这一步骤中，你将学习如何在 MongoDB 中处理布尔数据类型，探索如何在数据库中存储、查询和使用 true/false 值。

理解 MongoDB 中的布尔类型

布尔值对于表示数据中的 true/false 条件至关重要。我们将继续使用现有的数据库来演示布尔操作。

首先，确保你已进入 MongoDB shell：

mongosh

切换到现有的数据库：

use numbers_lab

插入包含布尔字段的文档

让我们添加一些包含布尔属性的产品：

db.products.insertMany([
    {
        name: "Premium Bluetooth Speaker",
        isWireless: true,
        isInStock: true,
        hasBluetooth: true,
        supportsBattery: true
    },
    {
        name: "Wired Gaming Headset",
        isWireless: false,
        isInStock: false,
        hasBluetooth: false,
        supportsBattery: false
    }
])

布尔查询操作

MongoDB 提供了强大的方式来查询布尔字段：

// 查找无线产品
db.products.find({ isWireless: true })

// 查找无库存的产品
db.products.find({ isInStock: false })

// 复杂的布尔查询
db.products.find({
    $and: [
        { isWireless: true },
        { hasBluetooth: true }
    ]
})

更新布尔值

你可以轻松更新布尔字段：

// 更新库存状态
db.products.updateOne(
    { name: "Wired Gaming Headset" },
    { $set: { isInStock: true } }
)

// 切换布尔值
db.products.updateOne(
    { name: "Premium Bluetooth Speaker" },
    { $not: { isWireless: true } }
)

需要记住的关键点

• 布尔值只能是 true 或 false
• 使用逻辑运算符如 $and、$or 进行复杂查询
• 布尔字段适用于标志和状态跟踪
• MongoDB 将布尔字段视为与其他数据类型相同

存储日期和时间

在这一步骤中，你将学习如何在 MongoDB 中处理日期和时间数据类型，探索存储、查询和操作时间数据的多种方法。

理解 MongoDB 中的日期类型

MongoDB 提供了强大的日期和时间处理能力。我们将继续使用现有的数据库来演示日期操作。

首先，确保你已进入 MongoDB shell：

mongosh

切换到现有的数据库：

use numbers_lab

插入包含日期字段的文档

让我们添加一些包含不同日期相关字段的产品：

db.products.insertMany([
    {
        name: "Laptop Pro",
        releaseDate: new Date(),
        lastUpdated: new Date(),
        warrantyExpiration: new Date("2025-12-31"),
        manufacturingDate: new Date("2023-01-15")
    },
    {
        name: "Smartphone Elite",
        releaseDate: new Date("2023-06-01"),
        lastUpdated: new Date(),
        warrantyExpiration: new Date("2024-06-01"),
        manufacturingDate: new Date("2023-05-15")
    }
])

日期查询操作

MongoDB 提供了复杂的日期查询功能：

// 查找在特定日期之后发布的产品
db.products.find({
    releaseDate: { $gt: new Date("2023-01-01") }
})

// 查找保修期在接下来一年内到期的产品
db.products.find({
    warrantyExpiration: {
        $gte: new Date(),
        $lt: new Date(new Date().setFullYear(new Date().getFullYear() + 1))
    }
})

// 获取在特定月份生产的产品
db.products.find({
    $expr: {
        $eq: [{ $month: "$manufacturingDate" }, 5]
    }
})

日期操作方法

你可以执行各种与日期相关的操作：

// 更新最后更新日期
db.products.updateOne(
    { name: "Laptop Pro" },
    { $currentDate: { lastUpdated: true } }
)

// 为日期添加天数
db.products.updateOne(
    { name: "Smartphone Elite" },
    {
        $set: {
            extendedWarranty: new Date(
                new Date("2024-06-01").setDate(
                    new Date("2024-06-01").getDate() + 30
                )
            )
        }
    }
)

需要记住的关键点

• MongoDB 将日期存储为完整的日期对象
• 使用 new Date() 创建当前时间戳
• 使用比较运算符比较日期
• MongoDB 提供了提取日期组件的方法
• 日期默认以 UTC 格式存储

管理 ObjectId

在这一步骤中，你将学习 MongoDB 中的 ObjectId，了解它们如何作为唯一标识符工作，以及如何在数据库中操作它们。

理解 MongoDB 中的 ObjectId

ObjectId 是 MongoDB 为每个文档自动生成的特殊标识符。我们将探索它们的特性和用法。

首先，确保你已进入 MongoDB shell：

mongosh

切换到现有的数据库：

use numbers_lab

创建和检查 ObjectId

让我们插入文档并检查它们的唯一标识符：

// 插入一个文档并观察其 ObjectId
db.users.insertOne({
    username: "johndoe",
    email: "[email protected]",
    registrationDate: new Date()
})

// 检索插入的文档
const newUser = db.users.findOne({ username: "johndoe" })

ObjectId 属性和方法

ObjectId 包含一些有趣的属性：

// 获取 ObjectId 的时间戳
const timestamp = newUser._id.getTimestamp()
print("Document created at:", timestamp)

// 生成一个新的 ObjectId
const customId = new ObjectId()
print("Custom ObjectId:", customId)

在查询中使用 ObjectId

你可以使用 ObjectId 进行精确的文档检索：

// 通过确切的 ObjectId 查找文档
db.users.findOne({ _id: newUser._id })

// 检查 ObjectId 是否有效
const isValid = ObjectId.isValid(newUser._id)
print("Is ObjectId valid?", isValid)

高级 ObjectId 操作

MongoDB 提供了提取和操作 ObjectId 的方法：

// 比较 ObjectId
const anotherUser = db.users.insertOne({
    username: "janedoe",
    email: "[email protected]"
})

// 检查一个 ObjectId 是否早于另一个
const isEarlier = newUser._id < anotherUser.insertedId
print("Is first user's ID earlier?", isEarlier)

需要记住的关键点

• ObjectId 是唯一的 12 字节标识符
• 它们包含时间戳、机器标识符、进程 ID 和随机值
• 如果未指定，每个文档都会自动获得一个 ObjectId
• ObjectId 可用于排序和跟踪文档创建时间

总结

在本实验中，你学习了如何在 MongoDB 中处理不同的数值数据类型，包括整数和浮点数。你探索了插入、查询和更新数值数据的方法，使用了诸如 $gt、$lt 和 $inc 等操作符。此外，你还掌握了如何处理字符串数据、使用布尔值、存储日期和时间信息，以及管理 MongoDB 数据库中的 ObjectId。

你还学习了如何执行各种字符串操作，例如查询、更新和操作文本数据。本实验涵盖了 MongoDB 提供的不同字符串相关操作符和方法的用法，以帮助你在应用程序中有效地处理文本信息。