面试题：MongoDB中结合max与min累加器函数处理复杂数据结构

Question

假设有一个集合students，每个文档包含一个scores数组，数组中每个元素是一个对象，包含subject（科目）和score（分数）字段。要求使用聚合操作，找出每个学生所有科目中的最高分数和最低分数，并以{student_id: xxx, max_score: xxx, min_score: xxx}的格式输出结果，说明max和min累加器函数在此过程中的使用要点及可能遇到的问题。

Answer 1

1. 聚合操作实现：

   db.students.aggregate([
       {
           $unwind: "$scores"
       },
       {
           $group: {
               _id: "$_id",
               max_score: {
                   $max: "$scores.score"
               },
               min_score: {
                   $min: "$scores.score"
               }
           }
       },
       {
           $project: {
               student_id: "$_id",
               max_score: 1,
               min_score: 1,
               _id: 0
           }
       }
   ]);
   

2. max和min累加器函数使用要点：
   • 使用要点：
     • $max和$min函数用于在$group阶段对分组后的数据进行操作。$max函数会遍历分组内的文档，找出指定字段（这里是scores.score）的最大值，$min函数则找出最小值。
     • 它们只能在$group阶段使用，并且需要与$group的_id字段配合使用，_id字段定义了分组的依据，这里以学生的_id进行分组，这样就可以针对每个学生分别计算最高和最低分数。
   • 可能遇到的问题：
     • 数据类型不一致：如果scores.score字段的数据类型不一致，例如部分是数字，部分是字符串，$max和$min操作可能会得到意外结果或者报错。在使用前需要确保scores.score字段的数据类型统一为数值类型。
     • 空数组情况：如果某个学生的scores数组为空，$max和$min函数可能返回null。在实际应用中，需要根据业务需求决定如何处理这种情况，比如可以在聚合前增加过滤阶段，过滤掉scores数组为空的文档，或者在结果处理阶段对null值进行特殊处理。