编写基础 MongoDB 查询

介绍

在本实验中，你将学习如何编写基本的 MongoDB 查询，包括查找所有文档、执行精确匹配、使用查询运算符、选择特定字段以及格式化查询输出。你将首先使用 find() 方法从 MongoDB 集合中检索所有文档，然后继续学习更高级的技术，例如查询精确匹配、使用查询运算符以及自定义输出。通过本实验，你将掌握使用 MongoDB 数据库所需的基本技能。

Skills Graph

查找所有文档

在这一步中，你将学习如何使用 find() 方法从 MongoDB 集合中检索所有文档。这是使用 MongoDB 数据库的基本技能。

首先，启动 MongoDB shell 并创建一个包含一些文档的示例数据库：

mongosh

进入 MongoDB shell 后，创建一个新数据库并添加一些示例数据：

use bookstore
db.books.insertMany([
    { title: "Python Basics", author: "John Smith", year: 2022 },
    { title: "MongoDB Essentials", author: "Jane Doe", year: 2023 },
    { title: "Web Development", author: "Alice Johnson", year: 2021 }
])

现在，要查找 books 集合中的所有文档，使用不带任何参数的 find() 方法：

db.books.find();

你应该会看到类似以下的输出：

[
  {
    _id: ObjectId("..."),
    title: 'Python Basics',
    author: 'John Smith',
    year: 2022
  },
  {
    _id: ObjectId("..."),
    title: 'MongoDB Essentials',
    author: 'Jane Doe',
    year: 2023
  },
  {
    _id: ObjectId("..."),
    title: 'Web Development',
    author: 'Alice Johnson',
    year: 2021
  }
]

让我们分解一下发生了什么：

• use bookstore 创建或切换到 bookstore 数据库
• db.books.insertMany() 向 books 集合中添加多个文档
• db.books.find() 检索集合中的所有文档

如果你希望输出更易读，可以使用 pretty()：

db.books.find().pretty();

这将使用换行和缩进格式化输出，使其更易于阅读。

精确匹配查询

在这一步中，你将学习如何在 MongoDB 查询中执行精确匹配。基于上一步的内容，我们将继续使用 bookstore 数据库来演示如何精确检索文档。

首先，确保你已进入 MongoDB shell 并正在使用 bookstore 数据库：

use bookstore

要查找与特定字段完全匹配的文档，你可以使用带有查询对象的 find() 方法。让我们通过精确的书名查找一本书：

db.books.find({ title: "Python Basics" });

此查询将仅返回书名完全匹配 "Python Basics" 的文档。你应该会看到类似以下的输出：

[
  {
    _id: ObjectId("..."),
    title: 'Python Basics',
    author: 'John Smith',
    year: 2022
  }
]

现在，让我们尝试对另一个字段（作者）进行精确匹配：

db.books.find({ author: "Jane Doe" });

你还可以结合多个精确匹配条件来缩小搜索范围：

db.books.find({
  title: "MongoDB Essentials",
  author: "Jane Doe"
});

此查询将返回同时精确匹配书名和作者的文档。

让我们再探索一个关于年份字段的示例：

db.books.find({ year: 2022 });

关于精确匹配的重要注意事项：

• 匹配是区分大小写的
• 整个字段必须完全匹配
• 顺序和拼写必须完全一致

如果你想查看有多少文档匹配你的查询，可以使用 countDocuments()：

db.books.countDocuments({ year: 2022 });

使用查询运算符

在这一步中，你将学习如何使用 MongoDB 查询运算符来执行更复杂和灵活的查询。查询运算符允许你创建比精确匹配更高级的过滤器。

首先，确保你已进入 MongoDB shell 并正在使用 bookstore 数据库：

use bookstore

让我们向集合中添加更多书籍，以演示不同的运算符：

db.books.insertMany([
  { title: "Advanced Python", author: "John Smith", year: 2020, price: 39.99 },
  {
    title: "Data Science Handbook",
    author: "Jane Doe",
    year: 2019,
    price: 45.5
  },
  {
    title: "Machine Learning Basics",
    author: "Alice Johnson",
    year: 2021,
    price: 55.25
  }
]);

现在，让我们探索一些常见的查询运算符：

1. 大于 ($gt) 和小于 ($lt) 运算符：
   查找 2020 年后出版的书籍：

db.books.find({ year: { $gt: 2020 } });

查找 2020 年前出版的书籍：

db.books.find({ year: { $lt: 2020 } });

2. 大于或等于 ($gte) 和小于或等于 ($lte) 运算符：
   查找 2020 年或之后出版的书籍：

db.books.find({ year: { $gte: 2020 } });

3. 不等于 ($ne) 运算符：
   查找不是 John Smith 所写的书籍：

db.books.find({ author: { $ne: "John Smith" } });

4. 包含 ($in) 运算符：
   查找特定作者的书籍：

db.books.find({ author: { $in: ["John Smith", "Jane Doe"] } });

5. 不包含 ($nin) 运算符：
   查找不是这些作者的书籍：

db.books.find({ author: { $nin: ["John Smith", "Jane Doe"] } });

6. 多条件组合：
   结合运算符进行更复杂的查询：

db.books.find({
  year: { $gte: 2020 },
  price: { $lt: 50 }
});

此查询查找 2020 年或之后出版且价格低于 50 的书籍。

选择特定字段

在这一步中，你将学习如何从 MongoDB 文档中选择和投影特定字段。当你只需要检索所需信息时，这非常有用，可以减少数据传输并提高查询性能。

首先，确保你已进入 MongoDB shell 并正在使用 bookstore 数据库：

use bookstore

1. 选择特定字段：
   要仅选择某些字段，请在 find() 方法的第二个参数中指定：

db.books.find({}, { title: 1, author: 1, _id: 0 });

分解查询：

• 第一个参数 {} 表示无过滤条件（选择所有文档）
• 第二个参数指定要包含的字段
• 1 表示包含该字段
• _id: 0 显式排除默认的 _id 字段

你应该会看到类似以下的输出：

[
  { title: 'Python Basics', author: 'John Smith' },
  { title: 'MongoDB Essentials', author: 'Jane Doe' },
  ...
]

2. 结合字段选择与过滤：
   你可以将字段选择与查询条件结合使用：

db.books.find({ year: { $gt: 2020 } }, { title: 1, year: 1, _id: 0 });

此查询查找 2020 年后出版的书籍，并仅返回它们的书名和年份。

3. 排除字段：
   你也可以排除特定字段：

db.books.find({}, { price: 0 });

这将返回除 price 字段外的所有字段。

4. 投影嵌套字段：
   如果你的文档结构更复杂，可以选择特定的嵌套字段：

// 假设文档结构更复杂
db.books.find({}, { "author.name": 1, title: 1, _id: 0 });

重要注意事项：

• 你不能在单个投影中混合使用包含和排除（除了 _id）
• 默认情况下会包含 _id，除非显式设置为 0
• 投影有助于减少传输的数据量

格式化查询输出

在这一步中，你将学习如何格式化和操作 MongoDB 查询的输出，使结果更具可读性和实用性。

首先，确保你已进入 MongoDB shell 并正在使用 bookstore 数据库：

use bookstore

1. 美化输出：
   使用 .pretty() 以缩进格式输出结果：

db.books.find().pretty();

2. 限制结果数量：
   使用 .limit() 限制返回的文档数量：

db.books.find().limit(2);

3. 排序结果：
   使用 .sort() 对文档进行排序。参数是一个指定字段和排序方向的对象：

// 按年份升序排序
db.books.find().sort({ year: 1 });

// 按年份降序排序
db.books.find().sort({ year: -1 });

4. 组合方法：
   你可以链式调用多个格式化方法：

db.books
  .find()
  .sort({ year: -1 }) // 按年份降序排序
  .limit(3) // 获取前 3 条结果
  .pretty(); // 格式化输出

5. 跳过文档：
   使用 .skip() 跳过指定数量的文档：

// 跳过前 2 条文档
db.books.find().skip(2).limit(2);

6. 统计文档数量：
   使用 .count() 或 countDocuments() 获取匹配文档的总数：

// 统计所有书籍数量
db.books.countDocuments();

// 统计 2020 年后出版的书籍数量
db.books.countDocuments({ year: { $gt: 2020 } });

实际示例：
让我们结合多种格式化技术：

db.books
  .find({ year: { $gte: 2020 } })
  .sort({ price: 1 }) // 按价格升序排序
  .limit(2) // 获取 2020 年后最便宜的 2 本书
  .pretty();

总结

在本实验中，你将学习如何执行基本的 MongoDB 查询，包括查找集合中的所有文档、查询精确匹配、使用查询运算符、选择特定字段以及格式化查询输出。你将首先学习如何使用 find() 方法从 MongoDB 集合中检索所有文档，这是使用 MongoDB 数据库的基本技能。然后，你将探索如何在 MongoDB 查询中执行精确匹配，从而检索具有特定字段值的文档。在整个实验中，你将深入理解 MongoDB 查询的基本技术。