10 Python进阶：MongoDB

MongoDb介绍

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MongoDB是一个基于分布式架构的文档数据库，它使用JSON样式的数据存储，支持动态查询，完全索引。MongoDB是NoSQL数据库的一种，主要用于处理大型、半结构化或无结构化的数据。以下是MongoDB数据库的一些关键特点和优势：

  1. 分布式架构: MongoDB可以运行在多个服务器上，以实现高可用性和可伸缩性，允许数据存储在集群中的不同节点上。

  2. 文档数据库: MongoDB使用类似JSON格式的BSON（Binary JSON）来存储数据，每个文档都是一个数据记录，这些文档可以包含不同结构和类型的数据。

  3. 动态查询: MongoDB支持丰富的查询操作，它使用内置的聚合框架来实现复杂的数据分析和数据处理。

  4. 完全索引: MongoDB支持创建多种类型的索引，包括单字段、复合字段和地理空间索引，以提高查询性能和灵活性。

  5. 分片和复制: MongoDB可以通过分片将数据水平划分为多个部分，同时还支持数据复制来提供数据可靠性和可用性。

  6. 丰富的功能: MongoDB提供了丰富的功能，包括灵活的数据模型、强大的聚合框架、自动分片和负载均衡等。

MongoDB是一个灵活、高性能、可扩展的数据库系统，特别适合用于处理大规模、半结构化或无结构化的数据，例如Web应用程序、日志存储、内容管理，以及实时分析等场景。

PyMongo 安装和测试

PyMongo是Python与MongoDB数据库交互的官方驱动程序，可以让Python开发人员方便地与MongoDB数据库进行连接、查询和操作。下面是关于PyMongo的介绍以及如何安装和测试PyMongo的简单示例：
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PyMongo介绍：

  • PyMongo是MongoDB官方提供的Python驱动程序，提供了高效的API来与MongoDB进行交互。
  • PyMongo支持对MongoDB数据库进行连接、插入数据、查询数据、更新数据、删除数据等操作。
  • PyMongo贴合Python开发者的习惯和使用方式，使得在Python应用程序中操作MongoDB更加便捷。

安装PyMongo：

你可以使用pip命令来安装PyMongo，运行以下命令：

pip install pymongo

测试PyMongo：

以下是一个简单的PyMongo测试示例，实现连接到MongoDB数据库、插入数据、查询数据的功能：

import pymongo

运行上述代码，导入不报错即可。

创建数据库

在MongoDB中，可以通过连接到数据库并查询数据库的方式来判断数据库是否已存在，如果不存在则创建数据库。下面是一个使用PyMongo实现这一功能的示例代码：

import pymongo

# 连接到本地MongoDB数据库
client = pymongo.MongoClient("mongodb://localhost:27017/")

# 列出所有数据库
database_list = client.list_database_names()

# 要创建的数据库名称
database_name = "mydatabase"

# 判断数据库是否已存在
if database_name in database_list:
    print(f"数据库 {database_name} 已经存在。")
else:
    # 创建数据库
    db = client[database_name]
    print(f"数据库 {database_name} 创建成功。")

# 重新列出所有数据库，检查是否成功创建
print(client.list_database_names())

运行以上代码后，它会连接到本地MongoDB数据库，列出所有数据库的名称，然后判断要创建的数据库是否已存在。如果数据库已存在，则输出提示信息；如果数据库不存在，则创建该数据库并输出成功创建的提示信息，并重新列出所有数据库，以确认新数据库是否已成功创建。

通过这种方式，你可以在PyMongo中判断数据库是否已存在，如果不存在则创建数据库。

创建集合

在MongoDB中，可以通过集合是否存在来判断数据库中的集合是否已存在，如果不存在则创建新集合。下面是一个使用PyMongo实现这一功能的示例代码：

import pymongo

# 连接到本地MongoDB数据库
client = pymongo.MongoClient("mongodb://localhost:27017/")

# 选择要操作的数据库
db = client["mydatabase"] 

# 要创建的集合名称
collection_name = "customers"

# 列出所有集合
collection_list = db.list_collection_names()

# 判断集合是否已存在
if collection_name in collection_list:
    print(f"集合 {collection_name} 已经存在。")
else:
    # 创建集合
    db.create_collection(collection_name)
    print(f"集合 {collection_name} 创建成功。")

# 重新列出所有集合，检查是否成功创建
print(db.list_collection_names())

运行以上代码后，它会连接到本地MongoDB数据库，并选择操作名为"mydatabase"的数据库。然后，它会列出数据库中的所有集合名称，判断要创建的集合是否已存在。如果集合已存在，则输出提示信息；如果集合不存在，则创建该集合并输出成功创建的提示信息，并重新列出所有集合名称，以确认新集合是否已成功创建。

增

在MongoDB中使用PyMongo，可以通过不同的方式向集合中插入文档（数据）。以下是几种常见的插入文档的方式：

1. 插入单个文档：

你可以使用insert_one()方法向集合中插入单个文档。示例代码如下：

import pymongo

# 连接到本地MongoDB数据库
client = pymongo.MongoClient("mongodb://localhost:27017/")
db = client["mydatabase"]
collection = db["mycollection"]

data = { "name": "Alice", "age": 30, "city": "Shanghai" }
insert_result = collection.insert_one(data)
print("Inserted data with ID:", insert_result.inserted_id)

2. 插入多个文档：

使用insert_many()方法可以向集合中插入多个文档。示例代码如下：

import pymongo

# 连接到本地MongoDB数据库
client = pymongo.MongoClient("mongodb://localhost:27017/")
db = client["mydatabase"]
collection = db["mycollection"]

data_list = [
    { "name": "Bob", "age": 25, "city": "Beijing" },
    { "name": "Cathy", "age": 35, "city": "Guangzhou" }
]

insert_result = collection.insert_many(data_list)
print("Inserted data with IDs:", insert_result.inserted_ids)

3. 使用save()方法插入文档：

你也可以使用save()方法向集合中插入文档，如果文档存在则更新，不存在则插入。示例代码如下：

import pymongo

# 连接到本地MongoDB数据库
client = pymongo.MongoClient("mongodb://localhost:27017/")
db = client["mydatabase"]
collection = db["mycollection"]

data = { "name": "David", "age": 40, "city": "Chengdu" }
insert_result = collection.save(data)
print("Inserted or updated data with ID:", data["_id"])

这些是向MongoDB集合中插入文档的几种常见方法。根据具体需求不同，选择适合的方法来插入数据。

删

在MongoDB中使用PyMongo，你可以通过不同的方法删除集合中的文档。以下是几种常见的删除文档的方式：

1. 删除单个文档：

你可以使用delete_one()方法删除符合特定条件的单个文档。示例代码如下：

import pymongo

# 连接到本地MongoDB数据库
client = pymongo.MongoClient("mongodb://localhost:27017/")
db = client["mydatabase"]
collection = db["mycollection"]

query = { "name": "Alice" }
delete_result = collection.delete_one(query)
print(delete_result.deleted_count, "document deleted.")

2. 删除多个文档：

使用delete_many()方法可以删除符合特定条件的多个文档。示例代码如下：

import pymongo

# 连接到本地MongoDB数据库
client = pymongo.MongoClient("mongodb://localhost:27017/")
db = client["mydatabase"]
collection = db["mycollection"]

query = { "age": { "$lt": 30 } }
delete_result = collection.delete_many(query)
print(delete_result.deleted_count, "documents deleted.")

3. 删除集合中所有文档：

如果你想一次性清空整个集合，可以使用delete_many({})方法删除集合中的所有文档。示例代码如下：

import pymongo

# 连接到本地MongoDB数据库
client = pymongo.MongoClient("mongodb://localhost:27017/")
db = client["mydatabase"]
collection = db["mycollection"]

delete_result = collection.delete_many({})
print(delete_result.deleted_count, "documents deleted.")

这是向MongoDB集合中删除文档的几种常见方法。

改

在MongoDB中使用PyMongo，你可以通过不同的方法修改集合中的文档。以下是几种常见的修改文档的方式：

1. 更新单个文档：

你可以使用update_one()方法来更新符合特定条件的单个文档。示例代码如下：

import pymongo

# 连接到本地MongoDB数据库
client = pymongo.MongoClient("mongodb://localhost:27017/")
db = client["mydatabase"]
collection = db["mycollection"]

filter_query = { "name": "Alice" }
update_query = { "$set": { "age": 31 } }

update_result = collection.update_one(filter_query, update_query)
print(update_result.modified_count, "document updated.")

2. 更新多个文档：

使用update_many()方法可以更新符合特定条件的多个文档。示例代码如下：

import pymongo

# 连接到本地MongoDB数据库
client = pymongo.MongoClient("mongodb://localhost:27017/")
db = client["mydatabase"]
collection = db["mycollection"]

filter_query = { "city": "Shanghai" }
update_query = { "$set": { "city": "Beijing" } }

update_result = collection.update_many(filter_query, update_query)
print(update_result.modified_count, "documents updated.")

3. 替换文档：

使用replace_one()方法可以替换符合特定条件的单个文档。示例代码如下：

import pymongo

# 连接到本地MongoDB数据库
client = pymongo.MongoClient("mongodb://localhost:27017/")
db = client["mydatabase"]
collection = db["mycollection"]

filter_query = { "name": "Bob" }
replacement_doc = { "name": "Bobby", "age": 26, "city": "Hangzhou" }

replace_result = collection.replace_one(filter_query, replacement_doc)
print(replace_result.modified_count, "document replaced.")

这些是在MongoDB中修改文档的几种常见方法。根据具体需求，选择适合的方法来修改数据。

查

在MongoDB中使用PyMongo，你可以通过不同的方法查询集合中的文档。以下是几种常见的查询文档的方式：

1. 查询单个文档：

使用find_one()方法可以查询符合特定条件的单个文档。示例代码如下：

import pymongo

# 连接到本地MongoDB数据库
client = pymongo.MongoClient("mongodb://localhost:27017/")
db = client["mydatabase"]
collection = db["mycollection"]

query = { "name": "Alice" }

result = collection.find_one(query)
print(result)

2. 查询多个文档：

使用find()方法可以查询符合特定条件的多个文档。示例代码如下：

import pymongo

# 连接到本地MongoDB数据库
client = pymongo.MongoClient("mongodb://localhost:27017/")
db = client["mydatabase"]
collection = db["mycollection"]

query = { "age": { "$gt": 25 } }

results = collection.find(query)
for result in results:
    print(result)

3. 简单查询：

你还可以进行更简单的查询，例如查询所有文档、对查询结果进行排序等操作。示例代码如下：

import pymongo

# 连接到本地MongoDB数据库
client = pymongo.MongoClient("mongodb://localhost:27017/")
db = client["mydatabase"]
collection = db["mycollection"]

# 查询所有文档
results = collection.find()
for result in results:
    print(result)

# 查询所有文档并按年龄降序排序
results = collection.find().sort("age", pymongo.DESCENDING)
for result in results:
    print(result)

这些是在MongoDB中查询文档的几种常见方法。根据具体需求，选择适合的方法来查询数据。

排序

在MongoDB中使用PyMongo，你可以使用sort()方法对查询结果进行排序。以下是一些常见的排序示例：

1. 升序排序：

要对特定字段进行升序排序，可以使用pymongo.ASCENDING或者1表示升序。示例代码如下：

import pymongo

# 连接到本地MongoDB数据库
client = pymongo.MongoClient("mongodb://localhost:27017/")
db = client["mydatabase"]
collection = db["mycollection"]

# 对age字段进行升序排序
results = collection.find().sort("age", pymongo.ASCENDING)
for result in results:
    print(result)

2. 降序排序：

要对特定字段进行降序排序，可以使用pymongo.DESCENDING或者-1表示降序。示例代码如下：

import pymongo

# 连接到本地MongoDB数据库
client = pymongo.MongoClient("mongodb://localhost:27017/")
db = client["mydatabase"]
collection = db["mycollection"]

# 对age字段进行降序排序
results = collection.find().sort("age", pymongo.DESCENDING)
for result in results:
    print(result)

3. 多重排序：

如果需要按照多个字段进行排序，可以在sort()方法中指定多个字段和对应的排序方式。示例代码如下：

import pymongo

# 连接到本地MongoDB数据库
client = pymongo.MongoClient("mongodb://localhost:27017/")
db = client["mydatabase"]
collection = db["mycollection"]

# 先按age字段降序排序，再按name字段升序排序
results = collection.find().sort([("age", pymongo.DESCENDING), ("name", pymongo.ASCENDING)])
for result in results:
    print(result)

以上是对MongoDB查询结果进行排序的示例代码。根据具体需求，在查询时添加适当的排序操作即可

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