本文旨在解决mongodb聚合操作中使用$sum运算符计算嵌套在数组中的整数数组之和时，意外返回0的问题。通过分析常见错误用法，并提供使用$map和$reduce运算符的正确示例，帮助开发者准确计算数组元素的总和，并理解其背后的原理。
在使用MongoDB进行数据聚合时，经常需要计算数组中数值的总和。然而，当数组嵌套在文档的更深层级时，直接使用$sum可能会导致意外的结果，例如返回0而不是实际的总和。本文将深入探讨这一问题，并提供两种解决方案：使用$map和$reduce运算符。
问题分析
假设有如下结构的文档：
{ "_id": "2023-04-08", "dailyNotes": [ { "therapyDiscipline": "PT", "individual": [ 60, 45, 30, 75, 55 ], "concurrent": [ 69 ], "coTreat": [ 67 ] }, { "therapyDiscipline": "YT", "individual": [ 2, 4 ] } ] }
目标是计算dailyNotes数组中每个元素的individual数组的元素总和，并将结果存储在新的individual字段中。
直接使用$sum可能产生错误的结果，如下所示：
{ $group: { _id: '$_id', individual: { $sum: '$dailyNotes.individual' } } }
或者
{ $project: { individual: { $sum: '$dailyNotes.individual' } } }
上述两种方法都可能返回0，因为 $sum 运算符直接应用于 dailyNotes.individual，MongoDB无法正确处理这种嵌套数组的求和。它会将 dailyNotes 数组中的所有 individual 数组视为一个整体，而不是分别对每个 individual 数组求和。
解决方案一：使用 $map
$map运算符允许对数组中的每个元素应用一个表达式，并返回一个包含结果的新数组。 结合$sum，可以遍历dailyNotes数组，并计算每个individual数组的总和。
db.collection.aggregate([ { $project: { _id: 1, dailyNotes: { $map: { input: "$dailyNotes", in: { individual: { $sum: "$$this.individual" } } } } } } ])
代码解释：
- $project: 用于选择和重塑文档中的字段。
- $map: 遍历dailyNotes数组。
- input: “$dailyNotes”: 指定要遍历的数组。
- in: { individual: { $sum: “$$this.individual” } }: 对于dailyNotes数组中的每个元素（用$$this表示），计算其individual数组的总和，并将结果存储在新的individual字段中。
解决方案二：使用 $reduce
$reduce运算符将数组中的元素归约为单个值。 它可以用于累加dailyNotes数组中每个individual数组的总和。
db.collection.aggregate([ { $project: { _id: 1, dailyNotes: { $reduce: { input: "$dailyNotes", initialValue: [], in: { $concatArrays: [ "$$value", [ { individual: { $sum: "$$this.individual" } } ] ] } } } } } ])
代码解释：
- $project: 用于选择和重塑文档中的字段。
- $reduce: 遍历dailyNotes数组，并将其归约为一个数组。
- input: “$dailyNotes”: 指定要遍历的数组。
- initialValue: []: 初始化累加器为一个空数组。
- in: { $concatArrays: [ “$$value”, [ { individual: { $sum: “$$this.individual” } } ] ] }: 对于dailyNotes数组中的每个元素（用$$this表示），计算其individual数组的总和，并将结果包装在一个包含individual字段的对象中，然后将该对象添加到累加器数组（$$value）中。$concatArrays用于将新的元素追加到累加器数组。
总结
当需要计算嵌套在数组中的数值数组的总和时，直接使用$sum可能会导致错误。$map和$reduce运算符提供了灵活的解决方案，可以遍历数组并对每个元素应用自定义的表达式。 选择哪种方法取决于具体的需求和个人偏好。 $map通常更简洁易懂，而$reduce则更通用，可以处理更复杂的归约逻辑。理解这些运算符的工作原理，可以帮助开发者更有效地使用MongoDB进行数据聚合和分析。
