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使用Python操作MongoDB

MongoDB是一个基于分布式文件存储的数据库。由C++语言编写。旨在为WEB应用提供可扩展的高性能数据存储解决方案,本篇文章重点为大家讲解一下使用Python操作MongoDB具体方法。

Python操作MongoDBPython操作MongoDB

1. 准备工作

在开始之前,请确保已经安装好了MongoDB并启动了其服务,并且安装好了Python的PyMongo库。

2. 连接MongoDB

连接MongoDB时,我们需要使用PyMongo库里面的MongoClient。一般来说,传入MongoDB的IP及端口即可,其中第一个参数为地址host,第二个参数为端口port(如果不给它传递参数,默认是27017):

import pymongo
client = pymongo.MongoClient(host='localhost', port=27017)

这样就可以创建MongoDB的连接对象了。

另外,MongoClient的第一个参数host还可以直接传入MongoDB的连接字符串,它以mongodb开头,例如:

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

这也可以达到同样的连接效果。

3. 指定数据库

MongoDB中可以建立多个数据库,接下来我们需要指定操作哪个数据库。这里我们以test数据库为例来说明,下一步需要在程序中指定要使用的数据库:

db = client.test

这里调用client的test属性即可返回test数据库。当然,我们也可以这样指定:

db = client['test']

这两种方式是等价的。

4. 指定集合

MongoDB的每个数据库又包含许多集合(collection),它们类似于关系型数据库中的表。

下一步需要指定要操作的集合,这里指定一个集合名称为students。与指定数据库类似,指定集合也有两种方式:

collection = db.students
collection = db['students']

这样我们便声明了一个Collection对象。

5. 插入数据

接下来,便可以插入数据了。对于students这个集合,新建一条学生数据,这条数据以字典形式表示:

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

这里指定了学生的学号、姓名、年龄和性别。接下来,直接调用collection的insert()方法即可插入数据,代码如下:

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

在MongoDB中,每条数据其实都有一个id属性来唯一标识。如果没有显式指明该属性,MongoDB会自动产生一个ObjectId类型的id属性。insert()方法会在执行后返回_id值。

运行结果如下:

5932a68615c2606814c91f3d

当然,我们也可以同时插入多条数据,只需要以列表形式传递即可,示例如下:

student1 = {
   'id''20170101',
   'name''Jordan',
   'age': 20,
   'gender''male'
}

student2 = {
   'id''20170202',
   'name''Mike',
   'age': 21,
   'gender''male'
}

result = collection.insert([student1, student2])
print(result)

返回结果是对应的_id的集合:

[ObjectId('5932a80115c2606a59e8a048'), ObjectId('5932a80115c2606a59e8a049')]

实际上,在PyMongo 3.x版本中,官方已经不推荐使用insert()方法了。当然,继续使用也没有什么问题。官方推荐使用insert_one()和insert_many()方法来分别插入单条记录和多条记录,示例如下:

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

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

运行结果如下:

5932ab0f15c2606f0c1cf6c5

与insert()方法不同,这次返回的是InsertOneResult对象,我们可以调用其inserted_id属性获取_id。

对于insert_many()方法,我们可以将数据以列表形式传递,示例如下:

student1 = {
   'id''20170101',
   'name''Jordan',
   'age': 20,
   'gender''male'
}

student2 = {
   'id''20170202',
   'name''Mike',
   'age': 21,
   'gender''male'
}

result = collection.insert_many([student1, student2])
print(result)
print(result.inserted_ids)

运行结果如下:

[ObjectId('5932abf415c2607083d3b2ac'), ObjectId('5932abf415c2607083d3b2ad')]

该方法返回的类型是InsertManyResult,调用inserted_ids属性可以获取插入数据的_id列表。

6. 查询

插入数据后,我们可以利用find_one()或find()方法进行查询,其中find_one()查询得到的是单个结果,find()则返回一个生成器对象。示例如下:

result = collection.find_one({'name''Mike'})
print(type(result))
print(result)

这里我们查询name为Mike的数据,它的返回结果是字典类型,运行结果如下:

'dict'>
{'_id': ObjectId('5932a80115c2606a59e8a049'), 'id''20170202''name''Mike''age': 21, 'gender''male'}

可以发现,它多了_id属性,这就是MongoDB在插入过程中自动添加的。

此外,我们也可以根据ObjectId来查询,此时需要使用bson库里面的objectid:

from bson.objectid import ObjectId

result = collection.find_one({'_id': ObjectId('593278c115c2602667ec6bae')})
print(result)

其查询结果依然是字典类型,具体如下:

{'_id': ObjectId('593278c115c2602667ec6bae'), 'id''20170101''name''Jordan''age': 20, 'gender''male'}

当然,如果查询结果不存在,则会返回None。

对于多条数据的查询,我们可以使用find()方法。例如,这里查找年龄为20的数据,示例如下:

results = collection.find({'age': 20})
print(results)
for result in results:
   print(result)

运行结果如下:

{'_id': ObjectId('593278c115c2602667ec6bae'), 'id''20170101''name''Jordan''age': 20, 'gender''male'}
{'_id': ObjectId('593278c815c2602678bb2b8d'), 'id''20170102''name''Kevin''age': 20, 'gender''male'}
{'_id': ObjectId('593278d815c260269d7645a8'), 'id''20170103''name''Harden''age': 20, 'gender''male'}

返回结果是Cursor类型,它相当于一个生成器,我们需要遍历取到所有的结果,其中每个结果都是字典类型。

如果要查询年龄大于20的数据,则写法如下:

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

这里查询的条件键值已经不是单纯的数字了,而是一个字典,其键名为比较符号$gt,意思是大于,键值为20。

另外,还可以进行正则匹配查询。例如,查询名字以M开头的学生数据,示例如下:

results = collection.find({'name': {'$regex''^M.*'}})

这里使用$regex来指定正则匹配,^M.*代表以M开头的正则表达式。

7. 计数

要统计查询结果有多少条数据,可以调用count()方法。比如,统计所有数据条数:

count = collection.find().count()
print(count)

或者统计符合某个条件的数据:

count = collection.find({'age': 20}).count()
print(count)

运行结果是一个数值,即符合条件的数据条数。

8. 排序

排序时,直接调用sort()方法,并在其中传入排序的字段及升降序标志即可。示例如下:

results = collection.find().sort('name', pymongo.ASCENDING)
print([result['name'for result in results])

运行结果如下:

['Harden''Jordan''Kevin''Mark''Mike']

这里我们调用pymongo.ASCENDING指定升序。如果要降序排列,可以传入pymongo.DESCENDING。

9. 偏移

在某些情况下,我们可能想只取某几个元素,这时可以利用skip()方法偏移几个位置,比如偏移2,就忽略前两个元素,得到第三个及以后的元素:

results = collection.find().sort('name', pymongo.ASCENDING).skip(2)
print([result['name'for result in results])

运行结果如下:

['Kevin''Mark''Mike']

另外,还可以用limit()方法指定要取的结果个数,示例如下:

results = collection.find().sort('name', pymongo.ASCENDING).skip(2).limit(2)
print([result['name'for result in results])

运行结果如下:

['Kevin''Mark']

如果不使用limit()方法,原本会返回三个结果,加了限制后,会截取两个结果返回。

值得注意的是,在数据库数量非常庞大的时候,如千万、亿级别,最好不要使用大的偏移量来查询数据,因为这样很可能导致内存溢出。此时可以使用类似如下操作来查询:

from bson.objectid import ObjectId
collection.find({'_id': {'$gt': ObjectId('593278c815c2602678bb2b8d')}})

这时需要记录好上次查询的_id。

10. 更新

对于数据更新,我们可以使用update()方法,指定更新的条件和更新后的数据即可。例如:

condition = {'name''Kevin'}
student = collection.find_one(condition)
student['age'] = 25
result = collection.update(condition, student)
print(result)

这里我们要更新name为Kevin的数据的年龄:首先指定查询条件,然后将数据查询出来,修改年龄后调用update()方法将原条件和修改后的数据传入。

运行结果如下:

{'ok': 1, 'nModified': 1, 'n': 1, 'updatedExisting': True}

返回结果是字典形式,ok代表执行成功,nModified代表影响的数据条数。

另外,我们也可以使用$set操作符对数据进行更新,代码如下:

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

这样可以只更新student字典内存在的字段。如果原先还有其他字段,则不会更新,也不会删除。而如果不用$set的话,则会把之前的数据全部用student字典替换;如果原本存在其他字段,则会被删除。

另外,update()方法其实也是官方不推荐使用的方法。这里也分为update_one()方法和update_many()方法,用法更加严格,它们的第二个参数需要使用$类型操作符作为字典的键名,示例如下:

condition = {'name''Kevin'}
student = collection.find_one(condition)
student['age'] = 26
result = collection.update_one(condition, {'$set': student})
print(result)
print(result.matched_count, result.modified_count)

这里调用了update_one()方法,第二个参数不能再直接传入修改后的字典,而是需要使用{‘$set’: student}这样的形式,其返回结果是UpdateResult类型。然后分别调用matched_count和modified_count属性,可以获得匹配的数据条数和影响的数据条数。

运行结果如下:

1 0

我们再看一个例子:

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

这里指定查询条件为年龄大于20,然后更新条件为{‘$inc’: {‘age’: 1}},也就是年龄加1,执行之后会将第一条符合条件的数据年龄加1。

运行结果如下:

1 1

可以看到匹配条数为1条,影响条数也为1条。

如果调用update_many()方法,则会将所有符合条件的数据都更新,示例如下:

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

这时匹配条数就不再为1条了,运行结果如下:

3 3

可以看到,这时所有匹配到的数据都会被更新。

11. 删除

删除操作比较简单,直接调用remove()方法指定删除的条件即可,此时符合条件的所有数据均会被删除。示例如下:

result = collection.remove({'name''Kevin'})
print(result)

运行结果如下:

{'ok': 1, 'n': 1}

另外,这里依然存在两个新的推荐方法——delete_one()和delete_many()。示例如下:

result = collection.delete_one({'name''Kevin'})
print(result)
print(result.deleted_count)
result = collection.delete_many({'age': {'$lt': 25}})
print(result.deleted_count)

运行结果如下:

1
4

delete_one()即删除第一条符合条件的数据,delete_many()即删除所有符合条件的数据。它们的返回结果都是DeleteResult类型,可以调用deleted_count属性获取删除的数据条数。

12. 其他操作

另外,PyMongo还提供了一些组合方法,如find_one_and_delete()、find_one_and_replace()和find_one_and_update(),它们是查找后删除、替换和更新操作,其用法与上述方法基本一致。

另外,还可以对索引进行操作,相关方法有create_index()、create_indexes()和drop_index()等。

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良许

作者: 良许

良许,世界500强企业Linux开发工程师,公众号【良许Linux】的作者,全网拥有超30W粉丝。个人标签:创业者,CSDN学院讲师,副业达人,流量玩家,摄影爱好者。
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