[TIL : 40] NoSQL : MongoDB_Advanced CRUD

📌 비교연산자(Comparison Operators)

쿼리 연산자는 데이터베이스 내에서 데이터를 찾는 다양한 방법을 제공한다. 비교 연산자를 사용하면 특정한 범위 내의 데이터를 찾을 수 있다. 비교연산자를 특정하지 않으면 $eq가 기본 연산자로 사용된다.

1. 문법

{ <field> : { <operator> : <value> } }

2. 연산자 : $eq, $ne, $gt, $lt, $gte, $lte

operator	설명
$eq	= , 주어진 값과 일치하는 값 (equal to)
$ne	≠ , 주어진 값과 일치하지 않는 값 (not equal to)
$gt	> , 주어진 값보다 큰 값 (greater than)
$lt	< , 주어진 값보다 작은 값 (less than)
$gte	≥ , 주어진 값보다 크거나 같은 값 (greater than or equal to)
$lte	≤ , 주어진 값보다 작거나 같은 값 (less than or equal to)

3. 예시

studentList라는 컬렉션에 학생들의 점수(score)가 기록되어 있다고 하자.

• 학생들 중 점수가 80점 이상인 학생 찾아보기

  db.studentList.find({ "score" : { "$gte" : 80 } })

• 그 중, 퀴즈에서 "fail"을 받지 않은 학생 찾아보기

  db.studentList.find({ "score" : { "$gte" : 80 }, "quiz" : { "$ne" : "fail" } })

• 반대로, 그 중 퀴즈를 통과한 학생 찾아보기

  db.studentList.find({ "score" : { "$gte" : 80 }, "quiz" : { "$eq" : "pass" } })

  db.studentList.find({ "score" : { "$gte" : 80 }, "quiz" : "pass" }) // 위와 동일한 결과를 얻음

  상황에 따라 위와 같이, $eq를 생략하여 사용할 수 있다.

📌 논리연산자(Logic Operators)

논리연산자를 통해 데이터 검색을 세분화 할 수 있다. 연산자가 지정되어 있지 않으면 $and를 기본 연산자로 사용한다. $and의 경우, 동일한 연산자를 두 번 이상 포함할 경우에 명시한다.

1. 문법

• $and, $or, $nor

{ <operator> : [ { <satement_1> }, { <satement_2> }, ... ] }

• $not : 뒤의 쿼리절을 부정하기 때문에 배열 구문이 필요 없다.

{ "$not" : { <single_satement> } }

2. 연산자 : $and, $or, $nor, $not

operator	설명
$and	주어진 모든 쿼리절을 만족하는 도큐먼트 반환
$or	주어진 쿼리절 중 하나라도 일치하는 도큐먼트 반환
$nor	주어진 모든 쿼리절과 일치하지 않는 도큐먼트 반환
$not	$nor의 단일버전, 뒤의 쿼리절과 일치하지 않는 도큐먼트 반환

3. 예시

이번에는 airplaneRoute컬렉션에서 항공권에 대한 정보가 기록되어 있다고 하자.

• 비행시간(total_time)이 6시간 ~ 20시간 사이의 항공권 찾기

  db.airplaneRoute.find({ "total_time" : {"$gt" : 6}, "total_time" : {"$lt" : 20} })

  db.airplaneRoute.find({ "$and" : [ { "total_time" : {"$gt" : 6} }, { "total_time" : {"$lt" : 20} } ] })

  $and가 기본 연산자이기 때문에, 위의 두 방법은 동일한 결과를 얻을 수 있다.

사실 위의 두 문법은 같다. 이를 통해 $and가 기본적으로 쿼리에 함축되어 있다는 것을 알 수 있다.
그럼 언제 $and를 명시할까? 쿼리에 동일한 연산자를 두 번 이상 포함해야 할 때 사용한다.

• 한국에서 출발하면서(ICN, GMP) 출발 날짜가 29, 31일인 항공권 찾기

  db.airplaneRoute.find({ "$and" : [ {"$or" : [{"Departure" : "ICN"}, {"Departure" : "GMP"}]},
  									{"$or" : [{"Date" : "April 29, 2022"}, {"Date" : "April 31, 2022"}]} ] })

  이렇게 두 개의 $or 조건을 포함해야 할 때, $and 연산자를 사용한다.

📌 표현연산자(Expressive Query Operator)

$expr

표현연산자를 이용하면 복잡한 쿼리가 가능하다. 첫 번째로, 쿼리 내에서 집계표현식(Aggregation Expression)을 사용할 수 있다. 두 번째로, 변수와 조건문을 사용할 수 있다. 마지막으로, 동일한 도큐먼트 내 필드를 서로 비교할 수 있다. $를 통해 필드의 값을 참조할 수 있다.
mongodb $expr

1. 문법

앞서 봤던 문법과는 다르게, 집계표현식에서는 연산자를 먼저 작성하며 다음으로 필드-값을 적는다.

{ "$expr" : { <operator> : { <field> : <value> } } }

2. 예시

각 재품마다 주문량(orders)과 재고수(stock)에 대한 정보가 있는 itemList컬렉션이 있다고 하자.

• 주문량이 재고수보다 많은 제품 찾기

  아래와 같이 $를 통해 필드의 값을 참조할 수 있다.

  db.itemList.find({"$expr" : { "$gt" : ["$orders", "$stock"] } })

• 주문량이 재고수와 같으면서, 주문량이 100을 넘는 제품 찾기

  db.itemList.find({"$expr" : { "$and" : [{ "$eq" : ["$orders", "$stock"] }, 
  										{ "$gt" : ["$orders", 100] }] } })

• 주문량이 10 이하이면 가격(price)을 2000원 빼고, 아니면 주문량이 재고수보다 큰 값을 찾기

  아래와 같이 조건문도 사용이 가능하다.

  db.itemList.find({"$expr" : { "$gt": [{"$cond": 
  									   {if: {"$lt": ["$orders", 10]}, 
                                          then: {"$subtract": ["$price", 2000]}, 
                                          else: "$orders"}}], "$stock"} })

📌 배열연산자(Array Operators)

1. 문법

• $all

{ <array_field> : { "$all" : [<array>] } }

• $size

{ <array_field> : { "$size" : <number> } }

• $elemMatch

{ <array_field> : {"$elementMatch": { <field> : <value> }}}

2. 연산자 : $all, $size, $elemMatch

operator	설명
$all	순서에 상관 없이 지정된 모든 요소가 포함된 도큐먼트 반환
$size	지정된 배열 필드와 주어진 길이가 정확히 일치하는 도큐먼트 반환
$elemMatch	조건과 맞는 배열 속 요소를 가진 도큐먼트 반환

3. 예시

호텔의 정보를 담고 있는 hotelList컬렉션이 있다고 하자. 그 안에 호텔에서 제공하는 서비스의 리스트를 배열로 담고 있는 amenities필드가 있다.

• wifi를 제공하는 호텔찾기

  db.hotelList.find({ "amenities" : "wifi" })

  위와 같이 작성하면 알아서 배열 안의 요소 중 wifi가 포함된 도큐먼트를 얻을 수 있다.
  만약, 배열 안에 넣는다면

  db.hotelList.find({ "amenities" : ["wifi"] }) // X!

  추가적인 연산자가 없기 때문에 배열에 정확히 지정된 요소만(wifi 하나만) 존재하는 도큐먼트를 찾기 때문에 원하는 결과를 얻을 수 없다.

• 내가 선택한 amenities를 갖는 호텔 찾기

  db.hotelList.find({ "amenities" : ["wifi", "towel" ... ] })

  db.hotelList.find({ "amenities" : ["towel", "wifi" ... ] })

  위의 두 방법은 다른 결과를 반환한다. 배열에서 요소의 순서가 중요하기 때문이다. 따라서 요소의 순서에 관계 없이 요소들이 포함된 도큐먼트를 찾기위해서 $all을 사용한다.

  db.hotelList.find({"amenities" : { "$all" : ["towel", "wifi" ... ]} })

• 내가 선택한 amenities를 가지면서 제공하는 amenities의 수가 20개인 호텔 찾기

  db.hotelList.find({"amenities" : { "$size" : 20, "$all" : ["towel", "wifi" ... ]} })

📌 Projection

두번째 인자로 projection을 추가하여 사용한다. 첫번째 인자로 넣은 쿼리를 만족하는 도큐먼트를 찾고, 두번째 인자로 넣은 특정 필드만 결과로 받아올 수 있다. 따라서 도큐먼트의 데이터가 크고 복잡하거나 원하는 결과만 얻고 싶을 때 사용할 수 있다.
사용할 때에는 0과 1을 사용해 결과에서 표시하거나 표시하지 않을 필드를 지정한다. 0은 지정한 필드를 제외, 1은 지정한 필드를 포함시키며, 0과 1을 혼용해서 사용해서는 안된다. 예외적으로 "_id"는 1이 디폴트이기 때문에 "_id"를 0으로 지정할 때에만 혼용해서 사용할 수 있다.

1. 문법

두번째 인자로 projection을 삽입한다.

db.collection.find({ <query> }, { <projection> })

2. 예시

학생들의 이름(name), 시험점수(score), 숙제점수(homework), 수행평가(performance_grade)의 데이터가 담긴 studentList로 예시를 들어보자.

• 점수가 80점 이상인 학생 이름 찾기

  db.studentList.find({ "score" : { "$gte" : 80 } })

  기존에 위와 같이 조회했다면 해당 도큐먼트의 모든 데이터 결과를 얻는다. 하지만 우리는 이름만을 원하기 때문에 프로젝션을 넣어주면 지정한 특정 필드만 확인할 수 있다.

  db.studentList.find({ "score" : { "$gte" : 80 } }, { "name" : 1 })

  위의 경우 이름과 함께 "_id"의 값도 표시될 것이다. "_id"의 값은 디폴트가 1이기 때문이다. 따라서 순수하게 이름만은 원한다면

  db.studentList.find({ "score" : { "$gte" : 80 } }, { "name" : 1, "_id" : 0 })

  이렇게 "_id" : 0을 추가한다.

• 점수가 80점 이상에 해당하는 학생 이름과 숙제점수 찾기

  db.studentList.find({ "score" : { "$gte" : 80 } }, { "name" : 1, "homework" : 1 })

  위와 같이 사용한다.
  아래와 같이 0과 1을 혼용해서 사용해서는 안된다.(단, "_id"는 예외)

  db.studentList.find({ "score" : { "$gte" : 80 } }, { "name" : 1, "homework" : 1, "performance_grade" : 0 })

$elemMatch

$elemMatch는 배열연산자와 프로젝션에서 모두 쓰일 수 있다. 첫번째인자인 find 명령쿼리에 쓰일 경우, 배열 필드의 서브 도큐먼트 필드 중 쿼리와 일치하는 도큐먼트를 찾는다. 두번째 인자로 프로젝션 부분에 쓰일 경우, 지정된 기준과 일치하는 요소가 하나 이상 있는 배열 요소만 결과에 포함한다.

1. 문법

• query

db.collection.find({ <field>: { $elemMatch: { <query1>, <query2>, ... } } })

• projection

db.collection.find({ <query> }, { <field>: { $elemMatch: { <query1>, <query2>, ... } } })

2. 예시

자세한 내용은 공식문서를 확인하자!
mongodb $elemMatch(query)
mongodb $elemMatch(projection)

📌 배열과 서브 도큐먼트 쿼리하기

Dot Notation을 사용해 서브 도큐먼트를 요소를 참조할 수 있다. 배열에서 Dot Notation을 사용하려면 요소의 위치를 특정해야 한다.

1. 문법

.으로 원하는 만큼 중첩된 도큐먼트로 이동해 값을 참조할 수 있다.

db.collection.find({ "<field1>.<other_field>.<also_a_field>" : "value" })

2. 예시

학생들이 수강하고 있는 모든 과목에 대한 배열이 있고, 그 안에 해당 과목에 대한 수강 정보를 담고 있는 컬렉션 studentCourses가 있다고 하자. 도큐먼트 내용은 다음과 같다.

{ "_id" : 01a,
  "name" : jabae,
  "courses" : [{
  				"Math" : {
  					"teacher" : Sam,
  					"score" : 70,
  					"homwork": pass
  					},
  				"English" : {
  					"teacher" : Jimmy,
  					"score" : 75,
  					"homwork": fail
  					}
  			}]
}

• 수학선생님 샘의 학생 찾기

  db.studentCourses.find({ "courses.Math.teacher" : "sam" }, {"name" : 1})

  위와 같이 점으로 접근해 찾을 수 있다.