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[Database] MongoDB 資料操作

前言

本篇紀錄MongoDB整合Python的pymongo及mongo shell進行資料庫操作，安裝方式參考本篇。

傳統SQL與MongoDB兩者對應關係

在操作MongoDB前需要了解兩者的對應關係，才能理解如何下操作指令

使用Pymongo

安裝pymongo

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pip install pymongo

連接pymongo

連接MongoDB時，需使用PyMongo庫裡面的MongoClient。一般來說，傳入MongoDB的host及port即可，其中第一個參數為主機位置(host)，第二個參數為port(如果不傳參數，預設是27017)

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from pymongo import MongoClient # 引入pymongo
# 連接pymongo
client = MongoClient(host='localhost', port=27017)

純字串的連接方式

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client = MongoClient('mongodb://localhost:27017/')

連接雲端的MongoDB

  • 點擊Connect Instructions -> 選擇Connect Your Application -> 選擇程式語言，並複製下方指令

  • 貼上剛才複製的指令，並將password替換成自己的用戶密碼

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    client = MongoClient("mongodb://tomchen:user_password@cluster0-shard-00-00-q0zkl.mongodb.net:27017,cluster0-shard-00-01-q0zkl.mongodb.net:27017,cluster0-shard-00-02-q0zkl.mongodb.net:27017/test?ssl=true&replicaSet=Cluster0-shard-0&authSource=admin&retryWrites=true&w=majority")

建立/指定資料庫

MongoDB中可以建立多個資料庫，需要指定操作哪個資料庫。
以test資料庫為例:

方法1

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db = client.test

方法2

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db = client['test']

建立/指定Collection

MongoDB中的collection對應傳統資料庫的table
建立students為collection名稱

方法1

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collection = db.students

方法2

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collection = db[students]

新增資料

新增單筆資料

採insert_one()方法

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student = {
    'id': '20170101',
    'name': 'Jordan',
    'age': 20,
    'gender': 'male'
}

result = collection.insert_one(student)
print(result)

新增多筆資料

採insert_many()方法，傳入一個陣列形式的資料結構

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students = [
    {
        'id': '20180101',
        'name': 'Jean',
        'age': 20,
        'gender': 'female'
    },
        {
        'id': '20190101',
        'name': 'Tom',
        'age': 22,
        'gender': 'male'
    },
]

result = collection.insert_many(students)
print(result.inserted_ids) # 回傳 ObjectId

查詢

可以利用find_one()或find()方法進行查詢，其中find_one()查詢得到的是符合條件的第一個結果。

如果查詢結果不存在，則會返回None

查詢單一筆資料

如查詢name為Tom的資料

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result = collection.find_one({'name': 'Tom'})
print(type(result)) # 回傳結果是dic類型
print(result)

根據ObjectId來查詢

需要使用package-bson裡面的objectid

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from bson.objectid import ObjectId
result = collection.find_one({'_id': ObjectId('5e41253fe2d639ab3976e620')})
print(result)

查詢多筆資料

查詢多筆資料時，務必要在查詢的結果轉為list

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result = list(collection.find({'name': 'Tom'}))
print(result)

條件查詢

大於的條件

在dic內使用$gt作為篩選條件

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results = list(collection.find({'age': {'$gt': 20}}))
print(results)

小於的條件

在dic內使用$lt作為篩選條件

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result = list(collection.find({'age': {'$lt': 22}}))
print(results)

配合正規表達式

在dic內使用$regex作為篩選條件，如: 查詢名字以T開頭的學生資料

更新

方法一update()

使用update()方法，如更新name為Tom的age：先指定查詢條件，再查詢該筆資料，修改年齡後呼叫update()方法將原條件和修改後的資料傳入

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condition = {'name': 'Tom'}
student = collection.find_one(condition)
print(student)
student['age'] = 25
result = collection.update_one(condition, student)
print(result)

回傳結果:

也可以使用$set對資料進行更新

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result = collection.update(condition, {'$set': student})

方法二: update_one()和update_many()是官方比較推薦的方法

update_one()和update_many()是官方比較推薦的方法，用法更加嚴謹

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result = collection.update_one(condition, {'$set': student})

嚴謹的方法會回傳UpdateResult object，而matched_count和modified_count屬性則是指獲得匹配的資料數量和更動的資料數量

另外的例子:

update_one()

指定查詢條件為age大於20，更新條件為{'$inc': {'age': 1}}，也就是age加1，執行之後會將第一條符合條件的資料age加1。

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condition = {'age': {'$gt': 20}}
result = collection.update_one(condition, {'$inc': {'age': 1}})
print(result)
print(result.matched_count, result.modified_count)

update_many()

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condition = {'age': {'$gt': 20}}
result = collection.update_many(condition, {'$inc': {'age': 1}})
print(result)
print(result.matched_count, result.modified_count)


回傳結果可看到所有資料都被更新

刪除

使用delete_one()和delete_many()方法指定刪除的條件，此時符合條件的資料會被刪除。

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result = collection.delete_many({'name': 'Jean'})
print(result)
print(result.deleted_count) 
result = collection.delete_many({'age': {'$gt': 25}})
print(result.deleted_count)

deleted_count為被刪除的數量

使用Mongo Shell

mongo 是一個用來操作MongoDB的JavaScript介面，可以使用它來進行新增、刪除、修改、查詢資料庫中的資料，另外也可以進行資料庫管理。

連結本地

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mongo

打開終端機執行mongo 以MongoDB Shell來連線到MongoDB。
上圖表示連結成功！

若無加上任何參數，mongo指令預設會連線到localhost: 27017，如果要改變主機與連接埠，參考 mongo Shell Reference Page。

查看基本的操作說明

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help

一開始進入 MongoDB Shell 時，可以執行help來查看基本的操作說明

選擇 database

在輸入資料之前，先下use指令來選擇目標database。

新增資料

MongoDB內新增資料採insert()方法，所有儲存在collection中的 document都會有一個 _id的field名稱作為 primary key，如果輸入資料時沒有加上這個 field，MongoDB 會自動產生一個 ObjectId 作為 _id。
範例：
寫入一個名為students的collection

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db.students.insert({
    "name" : "Tom",
    "sid" : "41704620",
    "gender" : "male" ,
    "family" : {
      "fatherName" : "father",
      "matherName" : "mather",
      "totalMember": 3
    },
    "city" : "金門",
    "grades" : [
      {
        "subject": "體育",
        "date": ISODate("2019-10-01T00:00:00Z"),
        "grade" : "A+",
        "score" : 95
      },
      {
        "subject": "國文",
        "date" : ISODate("2014-01-16T00:00:00Z"),
        "grade" : "A-",
        "score" : 80
      }
    ]
  }
)


成功寫入！

如果遇到 collection 不存在的狀況，MongoDB 會自動建立這個 collection。在執行之後，會傳回一個 WriteResult 物件，nInserted 的值就是輸入資料的筆數

查詢資料

未指定條件

執行find()不加任何查詢條件時，會列出該collection中所有的 documents。

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db.students.find()


查詢成功！

指定查詢條件

範例1

查詢某個物件

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db.students.find({"name" : "Tom"})

範例2

查詢某個物件下的特定物件，使用dot.的方式取得。

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db.students.find({"family.fatherName" : "father"})

範例3

也可以用於查詢陣列中的field值。

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db.students.find({"grades.grade" : "A+"})

配合運算子查詢條件

範例1

大於條件

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db.students.find({"grades.score" : {$gt: 90} })

範例2

小於條件

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db.students.find({"grades.score" : {$lt: 90} })

多個查詢條件

做AND運算

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db.students.find( {"gender" : "male","city" : "金門"} )

做OR運算

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db.students.find(
  { $or: [ { "gender" : "male" }, { "city" : "金門" } ] }
)

排序查詢結果

讓查詢的結果依照 field 來排序，可以加sort()方法，並且指定排序的 field名稱與排列方式，1:表遞增;-1：表遞減。

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db.students.find().sort( { "grades": 1 } )

更多查詢條件

列出所有的collections

下方三行指令擇一

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show collections
show tables
db.getCollectionNames()

資料庫系統資訊

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db.stats()

參考教學

MongoDB 基礎入門教學：MongoDB Shell 篇

Python操作MongoDB看這一篇就夠了

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