面试题：MongoDB复合索引与查询运算符的复杂应用

Question

有一个MongoDB集合，文档包含`name`（字符串类型）、`age`（数值类型）、`city`（字符串类型）字段。现在有这样一个需求：首先按`city`过滤，然后在每个城市内按`age`升序、`name`降序获取结果。请说明如何创建合适的复合索引，并写出对应的查询语句，解释索引的设计思路和查询运算符在此处的作用。

Answer 1

创建复合索引

db.collectionName.createIndex({city: 1, age: 1, name: -1})

查询语句

db.collectionName.find({city: "目标城市名称"}).sort({age: 1, name: -1})

索引设计思路

1. 前缀索引原则：以 city 字段作为索引的第一部分，因为我们首先要按 city 过滤数据。这样可以快速定位到符合 city 条件的文档子集，大大减少后续排序操作需要处理的数据量。
2. 排序匹配原则：接着是 age 字段升序和 name 字段降序，与查询中的排序顺序完全匹配。MongoDB 的索引可以支持按照索引字段顺序的排序操作，如果索引顺序和查询排序顺序不一致，可能无法利用索引进行高效排序，导致全表扫描。

查询运算符作用

1. find：用于从集合中查询文档，{city: "目标城市名称"} 作为查询条件，筛选出指定城市的文档。
2. sort：按照指定的字段顺序和方向对查询结果进行排序，{age: 1, name: -1} 分别指定了 age 字段升序和 name 字段降序。这个排序操作可以利用我们创建的复合索引来高效完成，提升查询性能。