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$derivative（聚合）

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定义

版本 5.0 中的新增功能。

$derivative

返回指定window内的平均变化率，计算公式为：

$derivative仅在 阶段可用。使用 时，必须在$setWindowFields 阶段指定一个 窗口 $setWindowFields$derivative。

$derivative 事务语法：

{
   $derivative: {
      input: <expression>,
      unit: <time unit>
   }
}

$derivative 接受包含这些字段的文档：

字段
说明
输入

指定要计算的表达式。该表达式的计算结果必须为数字。

单位

指定时间单位的string 。使用以下字符串之一：

  • "week"

  • "day"

  • "hour"

  • "minute"

  • "second"

  • "millisecond"

如果sortBy字段不是日期，则必须省略unit 。如果指定unit ，则必须在sortBy字段中指定日期。

行为

使用$setWindowFields 时，必须在 阶段指定一个 窗口$derivative 。

例子

创建deliveryFleet集合，其中包含每隔 30 秒记录一次的送货卡车里程表读数：

db.deliveryFleet.insertMany( [
   { truckID: "1", timeStamp: new Date( "2020-05-18T14:10:30Z" ), miles: 1295.1 },
   { truckID: "1", timeStamp: new Date( "2020-05-18T14:11:00Z" ), miles: 1295.63 },
   { truckID: "1", timeStamp: new Date( "2020-05-18T14:11:30Z" ), miles: 1296.25 },
   { truckID: "1", timeStamp: new Date( "2020-05-18T14:12:00Z" ), miles: 1296.76 },
   { truckID: "2", timeStamp: new Date( "2020-05-18T14:10:30Z" ), miles: 10234.1 },
   { truckID: "2", timeStamp: new Date( "2020-05-18T14:11:00Z" ), miles: 10234.33 },
   { truckID: "2", timeStamp: new Date( "2020-05-18T14:11:30Z" ), miles: 10234.73 },
   { truckID: "2", timeStamp: new Date( "2020-05-18T14:12:00Z" ), miles: 10235.13 }
] )

此示例在$derivative $setWindowFields阶段使用 获取每辆卡车的平均速度（以英里/小时为单位），并在$match 阶段将结果筛选到速度超过50 英里/小时的卡车：

db.deliveryFleet.aggregate( [
   {
      $setWindowFields: {
         partitionBy: "$truckID",
         sortBy: { timeStamp: 1 },
         output: {
            truckAverageSpeed: {
               $derivative: {
                  input: "$miles",
                  unit: "hour"
               },
               window: {
                  range: [ -30, 0 ],
                  unit: "second"
               }
            }
         }
      }
   },
   {
      $match: {
         truckAverageSpeed: {
            $gt: 50
         }
      }
   }
] )

在示例中：

  • $setWindowFields阶段获取每辆卡车的平均速度（以英里/小时为单位）：

    • partitionBy: "$truckID" 按truckID对collection中的文档进行分区。

    • sortBy: { timeStamp: 1 } 按timeStamp以升序 ( 1 ) 对每个分区中的文档进行排序，因此最早的里程表读数位于最前面。

    • output 使用在 范围 $derivative窗口中运行的 miles在名为 的新字段中设置 导数值。truckAverageSpeed

      • 输入表达式设置为"$miles" ，用于导数计算的分子。

      • 对于timeStamp字段， $derivative单位设置为"hour" ，用作导数计算的分母。

      • 该窗口包含下限-30秒（输出中当前文档的前30秒）和0秒（匹配输出中当前文档的timeStamp值）之间的范围。这意味着$derivative会在30秒窗口中返回每辆卡车的平均速度（以英里/小时为单位）。

  • $match阶段使用大于运算符$gt将结果筛选为速度超过 50 英里/小时的卡车。

在以下示例输出中，卡车 1 的速度显示在truckAverageSpeed字段中。未显示卡车 2 的速度，因为卡车 2 的时速未超过 50 英里。

{ "_id" : ObjectId("60cb8a7e833dfeadc8e6285c"), "truckID" : "1",
  "timeStamp" : ISODate("2020-05-18T14:11:00Z"), "miles" : 1295.63,
  "truckAverageSpeed" : 63.60000000002401 }
{ "_id" : ObjectId("60cb8a7e833dfeadc8e6285d"), "truckID" : "1",
  "timeStamp" : ISODate("2020-05-18T14:11:30Z"), "miles" : 1296.25,
  "truckAverageSpeed" : 74.3999999999869 }
{ "_id" : ObjectId("60cb8a7e833dfeadc8e6285e"), "truckID" : "1",
  "timeStamp" : ISODate("2020-05-18T14:12:00Z"), "miles" : 1296.76,
  "truckAverageSpeed" : 61.199999999998916 }
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