如何在MongoDB中查询有序数组子集及开头匹配的数组？

测试数据 #

{ "_id" : 1, "array" : [ "a", "b", "c" ] }
{ "_id" : 2, "array" : [ "a", "b", "c" ] }
{ "_id" : 3, "array" : [ "x", "a", "b", "c" ] }
{ "_id" : 4, "array" : [ "x", "b", "c", "a" ] }

一、匹配以指定有序子数组开头的文档 #

需求：筛选array字段严格以["a", "b"]按顺序开头的文档（预期结果：_id 1、2）

实现方式：通过$expr结合$slice和$eq，截取数组前N个元素（N为目标子数组长度）与目标数组直接对比：

db.collection.find({
  $expr: {
    $eq: [
      { $slice: ["$array", 2] }, // 提取array字段的前2个元素
      ["a", "b"] // 目标开头子数组
    ]
  }
})

说明：$slice会截取数组的前2个元素，只有截取结果与["a","b"]完全一致时，文档才会被匹配。_id 3的前两个元素是["x","a"]，_id 4是["x","b"]，均不满足条件，因此被排除。

二、匹配包含指定有序子数组的文档 #

需求：筛选array字段中存在按顺序排列的["a", "b"]的文档（预期结果：_id 1、2、3）

实现方式：利用$expr结合$indexOfArray判断元素位置关系，确保"a"在"b"之前出现，同时保证两个元素都存在于数组中：

db.collection.find({
  $expr: {
    $and: [
      { $ne: [{ $indexOfArray: ["$array", "a"] }, -1] }, // 确保数组包含"a"
      { $ne: [{ $indexOfArray: ["$array", "b"] }, -1] }, // 确保数组包含"b"
      { $lt: [{ $indexOfArray: ["$array", "a"] }, { $indexOfArray: ["$array", "b"] }] } // 确保"a"在"b"之前出现
    ]
  }
})

说明：$indexOfArray返回元素在数组中的索引，元素不存在时返回-1。通过判断a的索引小于b的索引，保证两者按顺序出现。_id 4中a的索引是3，b的索引是1，不满足$lt条件，因此被排除。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者thenubus