MongoDB 6.0及更早版本聚合管道中正整数转二进制数组方法

针对MongoDB 6.0及更早版本聚合管道不支持$bit操作的限制，可通过数学计算与数组操作组合实现正整数到二进制数组的转换，以下是具体实现方案：

完整聚合管道代码 #

db.collection.aggregate([
  {
    $addFields: {
      bitLength: {
        $add: [
          { $floor: { $log2: "$integerInput" } },
          1
        ]
      }
    }
  },
  {
    $addFields: {
      indices: { $range: [0, "$bitLength"] }
    }
  },
  {
    $addFields: {
      binary: {
        $map: {
          input: "$indices",
          as: "i",
          in: {
            $let: {
              vars: {
                weight: { $pow: [2, { $subtract: [{ $subtract: ["$bitLength", 1] }, "$$i"] }] }
              },
              in: {
                $cond: [
                  { $gte: ["$integerInput", "$$weight"] },
                  1,
                  0
                ]
              }
            }
          }
        }
      }
    }
  },
  {
    $project: { bitLength: 0, indices: 0 }
  }
])

各阶段说明 #

1. 计算二进制位数：
   通过$log2计算整数的对数，取整后加1得到该整数二进制的有效位数。例如13的对数约为3.7，取整后加1得到4位。
2. 生成索引数组：
   用$range生成从0到位数-1的索引数组，用于遍历二进制的每一位。
3. 生成二进制数组：
   借助$map遍历索引数组，对每个索引计算对应位的权重（2的幂次），判断原整数是否大于等于该权重，是则标记为1，否则为0，最终得到高位在前的二进制数组。
4. 清理临时字段：
   通过$project移除过程中生成的bitLength和indices临时字段，保留目标输出结构。

测试验证 #

将示例输入数据传入上述聚合管道，将得到期望的输出结果：

[
  {_id: 1, integerInput: 13, binary: [1, 1, 0, 1]},
  {_id: 2, integerInput: 3 , binary: [1, 1]},
  {_id: 3, integerInput: 1 , binary: [1]},
  {_id: 4, integerInput: 17, binary: [1, 0, 0, 0, 1]},
  {_id: 5, integerInput: 10, binary: [1, 0, 1, 0]}
]

内容的提问来源于stack exchange，提问作者nimrod serok