MongoDB如何查询数组字段存在元素满足itv[1]-itv[0]>n的文档

现有文档结构 #

集合中文档的格式如下：

{
  "data": [
    { "itv": [0, 1], "name": "a" },
    { "itv": [6, 8], "name": "b" }
    // 其余数组元素结构一致
  ]
}

查询需求 #

筛选出data数组中至少存在一个元素，满足itv[1] - itv[0] > n（n为指定数值阈值）的所有文档。

实现方式 #

MongoDB 3.6 及以上版本（推荐） #

直接使用find方法，结合$elemMatch和$expr实现，语法简洁，查询性能更优：

// 把n替换为实际需要的阈值，比如阈值为2时直接写2即可
db.你的集合名.find({
  data: {
    $elemMatch: {
      $expr: {
        $gt: [
          // 计算itv[1] - itv[0]的差值
          { $subtract: [ { $arrayElemAt: ["$itv", 1] }, { $arrayElemAt: ["$itv", 0] } ] },
          n
        ]
      }
    }
  }
})

逻辑说明：

• $elemMatch负责遍历data数组的每一个元素，只要有一个元素满足后续判断条件，当前文档就会被命中
• $expr用于在普通查询中使用聚合表达式，支持差值计算这类运算逻辑
• $arrayElemAt用于按索引取出itv数组的对应位置元素，$subtract计算两个元素的差值，最后通过$gt判断差值是否大于阈值

MongoDB 3.6 以下版本 #

低版本不支持在$elemMatch中使用$expr，可以通过聚合管道实现相同逻辑：

db.你的集合名.aggregate([
  {
    $match: {
      $expr: {
        $anyElementTrue: {
          $map: {
            input: "$data",
            as: "dataItem",
            in: {
              $gt: [
                { $subtract: [ { $arrayElemAt: ["$$dataItem.itv", 1] }, { $arrayElemAt: ["$$dataItem.itv", 0] } ] },
                n
              ]
            }
          }
        }
      }
    }
  }
])

逻辑说明：

• $map会遍历data数组的所有元素，逐元素计算itv差值和阈值的比较结果，返回布尔值组成的数组
• $anyElementTrue判断上述布尔值数组中是否存在true，存在则当前文档符合匹配要求

验证示例 #

针对给出的示例文档：

• 当阈值n=1时，b元素的itv差值为8-6=2>1，文档会被匹配
• 当阈值n=2时，所有元素的itv差值最大为2，不满足大于2的条件，文档不会被匹配

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Quang Lê