MongoDB如何引用数组实现学生与课程集合关联查询获取对应成绩

错误点梳理 #

• 插入courses集合时，grades字段被定义为字符串格式，而非MongoDB支持的原生数组结构，无法直接做嵌套字段匹配
• grades数组内的student_id为数字类型，但students集合的_id是字符串类型，字段类型不匹配无法关联
• 原有聚合的$lookup直接匹配courses集合的顶层student_id字段，实际该字段嵌套在grades数组内，没有匹配项自然返回空数组

修正步骤 #

1. 修正courses集合插入代码 #

把grades从字符串改为原生数组，统一student_id为字符串类型，和students集合的_id类型匹配：

from pymongo import MongoClient
import pprint

client = MongoClient("mongodb://127.0.0.1:27017")
db = client.Database

course = [{"_id":"10",
           "coursename":"Databases",
           # 去掉外层引号改为原生数组，student_id改为字符串类型
           "grades":[{"student_id":"0", "grade":83.442}, {"student_id":"1", "grade":45.323}, {"student_id":"2", "grade":87.435}]}]

courses = db.courses
courses.insert_many(course)
pprint.pprint(courses.find_one())

2. 修正聚合查询代码 #

使用带嵌套pipeline的$lookup，匹配grades数组内对应当前学生的成绩，再重组输出结构：

from pymongo import MongoClient
import pprint

client = MongoClient("mongodb://127.0.0.1:27017")
db = client["Database"]

pipeline = [
    # 优先匹配目标学生，减少后续计算量
    {
        "$match": {
            "_id": "0"
        }
    },
    {
        "$lookup": {
            "from": "courses",
            "let": {"student_id": "$_id"},
            "pipeline": [
                # 拆分grades数组
                {"$unwind": "$grades"},
                # 匹配对应当前学生的成绩
                {"$match": {"$expr": {"$eq": ["$grades.student_id", "$$student_id"]}}},
                # 重组字段符合输出要求
                {"$project": {
                    "coursename": 1,
                    "student_id": "$grades.student_id",
                    "grade": "$grades.grade"
                }}
            ],
            "as": "student_course"
        }
    }
]

pprint.pprint(list(db.students.aggregate(pipeline)))

执行上述代码后即可得到你期望的输出结果。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者MadVags