pymongo库：简易方式存取数据

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基础使用

  1. 前提：开发机器已安装mongo配置环境，已启动服务。
    macOS启动服务：brew services start mongodb-community@8.0
    macOS停止服务：brew services stop mongodb-community@8.0
  2. 安装：python3 -m pip install pymongo
  3. 导入：import pymongo
  4. 与MongoClient建立连接：client = MongoClient()
    from pymongo import MongoClient# 创建连接的三种方式：（任选一种即可）
## 第一种：使用默认的主机 localhost 和端口号 27017 创建连接
client = MongoClient()
## 第二种：指定主机和端口创建连接
client_1 = MongoClient("localhost", 27017)
## 第三种：使用url格式创建连接
client_2 = MongoClient("mongodb://localhost:27017/")# 有账号密码时的连接
client3 = MongoClient(f"mongodb://{username}:{password}@localhost:27017/mydatabase?authSource=admin")
## 或者使用独立参数
client4 = MongoClient(host='localhost',port=27017,username='your_username',password='your_password@123',authSource='admin',  # 认证数据库
)
## 若密码包含特殊字符，则需要额外处理
from urllib.parse import quote_plus
safe_password = quote_plus("p@ssw:rd/$")
  5. 获取数据库：db = client.test_database
    # 获取数据库的两种方式：
## 第一种：通过 .数据库名 获取
db = client.test_database
## 第二种：如果数据库名含特殊字符，不能使用属性样式访问时，可通过 字典式 访问
db1 = client['test-database']
  6. 收集（数据库表）：collection = db.test_collection
    # 获取数据库表的两种方式：
## 第一种：通过 .表名 获取
collection = db.test_collection
## 第二种：如果表名含特殊字符，不能使用属性样式访问时，可通过 字典式 访问
collection1 = db['test-collection']
  7. 文件（表数据）：可以包含原生Python类型(如 datetime.datetime 实例)，它们将自动转换为相应的 BSON 类型。（二进制json格式）
    # 构造表数据
import datetime
post = {"author": "Mike","text": "My first blog post!","tags": ["mongodb", "python", "pymongo"],"date": datetime.datetime.now(tz=datetime.timezone.utc),
}
  8. 插入文档（将数据插入到数据库表中）：collection.insert_one(post)
    ⚠️注意：由于延迟创建，此时（在向集合和数据库中插入第一个文档时）才会创建这些集合和数据库。
    # 将文档插入到集合中（即将数据插入到数据库表）
post_id = collection.insert_one(post).inserted_id
print(post_id)  # 插入数据对应的id
# 查看集合（数据库表）
db.list_collection_names()  # ['collection']
  9. 获取单个文档（获取表中某个数据）：result = collection.find_one({'key':'value'})
    ⚠️注意：返回的文档包含 “_id” ，在插入时自动添加。（也可以按{'_id': ObjectId(post_id)}来查找）
    # 默认获取第一个数据
collection.find_one()
# 根据条件查找匹配的数据
collection.find_one({'key':'value'})
  10. 大容量插入（批量插入多条数据）：result = collection.insert_many(collection_data_list)
    new_posts = [{"author": "Mike","text": "Another post!","tags": ["bulk", "insert"],"date": datetime.datetime(2009, 11, 12, 11, 14),},{"author": "Eliot","title": "MongoDB is fun","text": "and pretty easy too!","date": datetime.datetime(2009, 11, 10, 10, 45),},
]
result = collection.insert_many(new_posts)  # 参数为列表
result.inserted_ids  # 可以获取插入后的id列表
  11. 查询多个文档：result = collection.find({'key':'value'})，result是在collection表内搜索key=value的结果列表。
  12. 计数：
    • 获取所有数据条数：collection.count_documents({})
    • 获取特定条件的数据条数：collection.count_documents({"author": "Mike"})
  13. 范围查询：collection.find({"date": {"$lt": date_value}}).sort("author")，查询date_value日期之前的帖子，按作者对结果进行排序。
    d = datetime.datetime(2009, 11, 12, 12)
result = collection.find({"date": {"$lt": d}}).sort("author")  # result是一个字典列表
  14. 索引：添加索引有助于加速某些查询，还可以为查询和存储文档添加附加功能。
    result = collection.create_index([("user_id", pymongo.ASCENDING)], unique=True)  # 将user_id设置为唯一索引
indexs = sorted(list(collection.index_information()))  # 获取collection表中已创建的索引列表

PyMongo 常用方法汇总

方法使用场景示例代码关键特性
find()条件查询、数据检索db.users.find({"status": "active"}, {"name": 1, "email": 1})支持投影、排序、分页链式操作
insert_one()插入单个文档result = db.products.insert_one({"name": "Mouse", "price": 29.99})
print(result.inserted_id)		返回插入文档的_id
insert_many()批量插入文档users = [{"name": "Alice"}, {"name": "Bob"}]
result = db.users.insert_many(users, ordered=False)		支持有序/无序插入，返回插入ID列表
update_one()更新单个文档db.users.update_one(
{"_id": 123},
{"$set": {"status": "active"}}
)		使用$set避免覆盖整个文档
update_many()批量更新文档result = db.orders.update_many(
{"status": "pending"},
{"$inc": {"retries": 1}}
)		返回匹配和修改的文档计数
delete_one()删除单个文档db.sessions.delete_one({"expire_at": {"$lt": datetime.now()}})删除第一个匹配文档
delete_many()批量删除文档result = db.logs.delete_many({"created": {"$lt": datetime(2023,1,1)}})
print(result.deleted_count)		返回删除的文档数量
count_documents()统计符合条件的文档数量active_users = db.users.count_documents(
{"status": "active", "last_login": {"$gt": last_month}}
)		替代已废弃的count()方法
distinct()获取字段的唯一值列表categories = db.products.distinct("category")比聚合$group更高效
aggregate() ⚠️复杂数据分析、多阶段处理pipeline = [
{"$match": {"status": "active"}},
{"$group": {"_id": "$dept", "count": {"$sum": 1}}}
]
results = db.users.aggregate(pipeline)		支持 $match, $group, $lookup等聚合阶段，先 $match过滤比较高效
find_one()查找单个文档user = db.users.find_one({"email": "user@example.com"})直接返回文档对象或None
find_one_and_update()原子查找并更新文档task = db.tasks.find_one_and_update(
{"status": "pending"},
{"$set": {"status": "processing"}},
return_document=ReturnDocument.AFTER
)		保证操作的原子性
create_index()创建查询索引db.orders.create_index([("user_id", 1), ("create_time", -1)])显著提升查询性能
bulk_write()高性能批量操作ops = [
UpdateOne({"id": 1}, {"$inc": {"views": 1}}),
DeleteMany({"expired": True})
]
result = db.collection.bulk_write(ops, ordered=False)		减少网络往返，提升吞吐量，ordered=False无序操作更快
drop()删除整个集合db.temp_data.drop()谨慎使用，不可逆操作

根据使用场景选择对应的方法：
在这里插入图片描述

aggregate中pipeline的核心聚合操作符速查表

操作符类别功能描述语法示例
$match筛选阶段过滤文档 (类似SQL的WHERE){"$match": {"status": "active"}}
$project重塑阶段选择/重命名字段 (类似SELECT){"$project": {"name": 1, "year": {"$year": "$date"}}}
$group分组阶段按字段分组并计算聚合值{"$group": {"_id": "$dept", "total": {"$sum": "$salary"}}}
$sort排序阶段结果排序 (1升序, -1降序){"$sort": {"age": -1, "name": 1}}
$limit限制阶段限制输出文档数量{"$limit": 10}
$skip跳过阶段跳过指定数量文档{"$skip": 5}
$unwind数组处理展开数组为多条文档{"$unwind": "$tags"}
$lookup关联查询跨集合关联查询 (类似SQL JOIN){"$lookup": {
"from": "products", # 关联集合
"localField": "product_id", # 本地字段
"foreignField": "_id", # 关联集合字段
"as": "product_info" # 输出字段名}}
$addFields字段操作添加新字段 (不改变原字段){"$addFields": {"discount": {"$multiply": ["$price", 0.9]}}}
$count统计阶段返回文档总数{"$count": "total_users"}
$facet多管道处理同一输入执行多个聚合管道pipeline = [ # 单次查询获取多种统计结果
{"$facet": {
"department_stats": [ # 部门统计管道
{"$group": {... }}],
"age_distribution": [ # 年龄分布管道
{"$bucket": {... }} ],
"total_count": [ # 总计数管道
{"$count": "value"} ]
}}]

在聚合管道中使用的核心表达式操作符：

类型操作符
算术运算$add, $subtract, $multiply, $divide, $mod
比较运算$eq, $ne, $gt, $gte, $lt, $lte, $cmp
逻辑运算$and, $or, $not, $cond (三元表达式)
日期处理$year, $month, $dayOfMonth, $hour, $minute, $dateToString
字符串处理$concat, $substr, $toLower, $toUpper, $trim, $split
数组处理$size, $slice, $map, $filter, $in, $arrayElemAt
数据类型$type, $convert, $toInt, $toString, $toDate
条件处理$ifNull, $switch (多分支条件)

聚合管道优化策略

  1. 管道顺序优化原则

    输入
    $match
    $project
    $lookup
    $unwind
    $group
    $sort
    $limit/skip
    输出

  2. 性能优化技巧

    • 将 $match 和 $project 放在管道最前端减少数据处理量
    • 在 $lookup 前使用 $match 过滤关联集合数据
    • 避免在 $group 中使用 $push 操作大数组
    • 对 $sort 和 $match 使用的字段创建索引
    • 使用 allowDiskUse=True 处理大数据集
       result = collection.aggregate(pipeline, allowDiskUse=True)

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