本文针对MongoDB聚合操作中使用 $sum 运算符时，未能正确计算数组元素总和，而是返回0的问题，提供了详细的解决方案。通过 $map 和 $reduce 运算符，结合实际案例，展示了如何正确地对嵌套在文档中的数组进行求和，并生成所需格式的结果。
在使用MongoDB进行数据聚合时，经常会遇到需要计算数组元素总和的场景。$sum 运算符是实现这一目标的常用工具。然而，在处理嵌套数组时，直接使用 $sum 可能会遇到问题，导致返回错误的结果，例如0。本文将深入探讨这个问题，并提供两种有效的解决方案：使用 $map 和 $reduce 运算符。
问题分析
当文档结构较为复杂，例如包含嵌套数组时，直接在 $group 或 $project 阶段使用 $sum 可能会因为上下文不明确而导致计算错误。以下面的文档结构为例：
{
"_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 数组的总和，并得到如下格式的结果：
{
"_id":"2023-04-08",
"dailyNotes":[
{
"individual":265
},
{
"individual":6
}
]
}直接使用 $sum: '$dailyNotes.individual' 往往会返回0，这是因为MongoDB无法正确解析这种嵌套结构的求和方式。
解决方案一：使用 $map 运算符
$map 运算符可以遍历数组的每个元素，并对每个元素执行指定的表达式。结合 $sum，可以有效地计算每个 individual 数组的总和。
db.collection.aggregate([
{
$project: {
_id: 1,
dailyNotes: {
$map: {
input: "$dailyNotes",
in: { individual: { $sum: "$$this.individual" } }
}
}
}
}
])代码解释：
- $project 阶段用于重塑文档结构，保留 _id 字段，并创建新的 dailyNotes 字段。
- $map 运算符遍历 dailyNotes 数组。input: "$dailyNotes" 指定要遍历的数组。
- in: { individual: { $sum: "$$this.individual" } } 定义了对每个数组元素执行的表达式。$$this 指代当前遍历的数组元素（即 dailyNotes 中的每个对象）。$sum: "$$this.individual" 计算当前元素的 individual 数组的总和，并将结果赋值给新的 individual 字段。
解决方案二：使用 $reduce 运算符
$reduce 运算符也可以遍历数组，并将数组元素累积到一个单一的值。虽然 $map 更简洁，但在某些复杂场景下，$reduce 提供了更灵活的控制。
db.collection.aggregate([
{
$project: {
_id: 1,
dailyNotes: {
$reduce: {
input: "$dailyNotes",
initialValue: [],
in: { $concatArrays: [ "$$value", [ { individual: { $sum: "$$this.individual" } } ] ] }
}
}
}
}
])代码解释：
- $project 阶段同样用于重塑文档结构。
- $reduce 运算符遍历 dailyNotes 数组。input: "$dailyNotes" 指定要遍历的数组。
- initialValue: [] 定义了累积器的初始值，这里是一个空数组。
- in: { $concatArrays: [ "$$value", [ { individual: { $sum: "$$this.individual" } } ] ] } 定义了累积逻辑。$$value 指代累积器的当前值（即上一次迭代的结果）。$sum: "$$this.individual" 计算当前元素的 individual 数组的总和。{ individual: { $sum: "$$this.individual" } } 创建一个新的对象，包含计算出的总和。$concatArrays 将新的对象添加到累积器数组中。
总结
当需要在MongoDB聚合操作中计算嵌套数组的总和时，直接使用 $sum 可能会失败。通过使用 $map 或 $reduce 运算符，可以有效地解决这个问题。$map 提供了更简洁的语法，而 $reduce 则提供了更灵活的控制。根据实际场景选择合适的运算符，可以确保正确地计算数组元素总和，并生成所需格式的结果。在使用这些方法时，务必理解 $map 和 $reduce 运算符的内部机制，以及 $$this 和 $$value 的含义，以便更好地应用于更复杂的聚合场景。
