朱廣蔚 ·1. 簡介
MongoDB 是一個基于分布式文件存儲的數據庫，旨在為 WEB 應用提供可擴展的高性能數據存儲解決方案。MongoDB 是一個介于關系數據庫和非關系數據庫之間的產品，它支持的查詢語言非常強大，其語法類似于面向對象的查詢語言，可以實現類似關系數據庫單表查詢的絕大部分功能。
Python 程序要訪問 MongoDB，需要使用第三方模塊 pymongo。
2. 安裝 pymongo
pymongo 是 python 訪問 mysql 數據庫的模塊。首先檢查是否已經安裝了 pymongo 模塊，在 python 交互模式下 import pymongo，如下所示：
>>> import pymongo
Traceback (most recent call last):
File "<stdin>", line 1, in <module>
ModuleNotFoundError: No module named 'pymongo'
如果出現錯誤：ModuleNotFoundError，則表示還沒有安裝 pymongo，使用 pip3 install mysql 安裝 pymongo，如下所示：
$ pip3 install pymongo
Collecting pymongo
...
Installing collected packages: pymongo
Successfully installed pymongo-3.10.1
3. 啟動 MongoDB
在 MonoDB 中創建數據庫 school，在后面的小節中，將對數據庫 school 進行增刪改查。輸入如下命令啟動 MongoDB:
$ mkdir school
$ mongod --dbpath=./school >/dev/null
- 在第 1 行，創建目錄 school，用于存放 MongoDB 數據庫 school 的內容
- 在第 2 行，啟動 MongoDB 的服務，指定 dbpath 為目錄 school
4. 連接數據庫
pymongo.MongoClient 方法連接 MongoDB，返回一個 MongoCLient 對象，示例如下:
import pymongo
def open_db():
global mongo
global school
global students
mongo = pymongo.MongoClient('mongodb://localhost')
school = mongo['school']
students = school['students']
- 在第 1 行，引入 pymongo 模塊
- 在第 3 行，定義方法 open_db() 連接 MongoDB，后面的例子會引用該方法
- 在第 4 行到第 6 行，聲明 3 個全局變量
- mongo 是連接 MongoDB 的對象
- school 是 MongoDB 中的數據庫
- students 是 MongoDB 中的表
- 在第 8 行，使用 ‘mongodb://localhost’ 作為 url 連接本地的 MongoDB
- 在第 9 行，在 MongoDB 中創建數據庫 school
- 在第 10 行，在數據庫 school 中創建表 students
5. 列出數據
MongoDB 的表提供了 find() 方法，查詢表中的所有數據，類似 SQL 中的 SELECT * 操作：
def list_students():
for student in students.find():
print(student)
- 在第 1 行，定義方法 list_students() 列出所有的學生的信息，后面的例子會引用該方法
- 在第 2 行，students.find() 查詢表 students 中所有的數據
6. 增加數據
6.1 增加一條數據
MongoDB 的表提供了 insert() 方法，向表中插入一條數據：
def add_one_student(sno, name, age):
student = {'sno': sno, 'name': name, 'age': age}
students.insert_one(student)
- 在第 1 行，函數 add_one_student 向表 students 增加一個學生
- 在第 2 行，構造一個字典對象 student
- 在第 3 行，將字典 student 插入到表 students 中
編寫測試程序如下：
add_one_student('1', 'tom', 11)
add_one_student('2', 'jerry', 12)
list_students()
程序運行輸出如下：
{'_id': ObjectId('5ee328013ee9af43360b7a65'), 'sno': '1', 'name': 'tom', 'age': 11}
{'_id': ObjectId('5ee328013ee9af43360b7a66'), 'sno': '2', 'name': 'jerry', 'age': 12}
6.2 增加多條數據
MongoDB 的表提供了 insert_many() 方法，向表中插入多條數據：
def add_many_students():
tom = {'sno': '1', 'name': 'tom', 'age': 11}
jerry = {'sno': '2', 'name': 'jerry', 'age': 12}
array = [tom, jerry]
students.insert_many(array)
- 在第 1 行，函數 add_many_students 向表 students 增加多個學生
- 在第 2 行，構造一個字典對象 tom
- 在第 3 行，構造一個字典對象 jerry
- 在第 5 行，將學生 tom 和學生 jerry 插入到表 students 中
編寫測試程序如下：
add_many_students()
list_students()
程序運行輸出如下：
{'_id': ObjectId('5ee3281b673bfa2333f3c1f1'), 'sno': '1', 'name': 'tom', 'age': 11}
{'_id': ObjectId('5ee3281b673bfa2333f3c1f2'), 'sno': '2', 'name': 'jerry', 'age': 12}
6.3 用于測試的數據
編寫函數 add_students_for_test，向表 students 中插入 4 條數據用于測試，在后面的小節將引用這個函數。
def add_students_for_test():
add_one_student('1', '張三', 11)
add_one_student('2', '李四', 12)
add_one_student('3', '王五', 13)
add_one_student('4', '李四', 14)
7. 修改數據
7.1 修改一條數據
MongoDB 的表提供了 update_one() 方法，修改表中符合查詢條件的第一條數據：
def update_one_student(sno, name):
condition = {'sno': sno}
value = {'$set': {'name': name}}
students.update_one(condition, value)
- 在第 2 行，設置查詢條件為學號 sno
- 在第 3 行，修改查詢結果的姓名 name
- 在第 4 行，查詢表 students 中學號為 sno 的學生，修改符合查詢條件的第一個學生的姓名 name
編寫測試程序如下：
add_students_for_test()
update_one_student('1', 'ZhangSan')
update_one_student('2', 'LiSi')
list_students()
- 在第 2 行，查找學號為 ‘1’ 的學生，將其姓名 name 修改為 ‘ZhangSan’
- 在第 3 行，查找學號為 ‘2’ 的學生，將其姓名 name 修改為 ‘LiSi’
程序運行輸出如下：
{'_id': ObjectId('5ee3284f14c80d192f214ea0'), 'sno': '1', 'name': 'ZhangSan', 'age': 11}
{'_id': ObjectId('5ee3284f14c80d192f214ea1'), 'sno': '2', 'name': 'LiSi', 'age': 12}
{'_id': ObjectId('5ee3284f14c80d192f214ea2'), 'sno': '3', 'name': '王五', 'age': 13}
{'_id': ObjectId('5ee3284f14c80d192f214ea3'), 'sno': '4', 'name': '李四', 'age': 14}
7.2 修改多條數據
MongoDB 的表提供了 update_many() 方法，修改表中符合查詢條件的所有數據：
def update_many_students(old_name, new_name):
condition = {'name': old_name}
value = {'$set': {'name': new_name}}
students.update_many(condition, value)
- 在第 2 行，設置查詢條件為姓名 name
- 在第 3 行，修改查詢結果的姓名 name
- 在第 4 行，查詢表 students 中姓名為 name 的學生，修改所有符合查詢條件學生的姓名 name
編寫測試程序如下：
add_students_for_test()
update_many_students('李四', 'LiSi')
list_students()
- 在第 2 行，查找姓名為 ‘李四’ 的學生，將其姓名 name 修改為 ‘LiSi’
程序運行輸出如下：
{'_id': ObjectId('5ee328758ab7b33517380c8f'), 'sno': '1', 'name': '張三', 'age': 11}
{'_id': ObjectId('5ee328758ab7b33517380c90'), 'sno': '2', 'name': 'LiSi', 'age': 12}
{'_id': ObjectId('5ee328758ab7b33517380c91'), 'sno': '3', 'name': '王五', 'age': 13}
{'_id': ObjectId('5ee328758ab7b33517380c92'), 'sno': '4', 'name': 'LiSi', 'age': 14}
8. 刪除數據
8.1 刪除一條數據
MongoDB 的表提供了 delete_one() 方法，刪除表中符合查詢條件的第一條數據：
def delete_one_student(sno):
student = {'sno': sno}
students.delete_one(student)
- 在第 2 行，設置查詢條件為學號 sno
- 在第 3 行，查詢表 students 中學號為 sno 的學生，刪除符合查詢條件的第一個學生
編寫測試程序如下：
add_students_for_test()
delete_one_student('1')
delete_one_student('2')
list_students()
- 在第 2 行，刪除學號為 ‘1’ 的學生
- 在第 3 行，刪除學號為 ‘2’ 的學生
程序運行輸出如下：
{'_id': ObjectId('5ee328a441b99d0ffd2127ab'), 'sno': '3', 'name': '王五', 'age': 13}
{'_id': ObjectId('5ee328a441b99d0ffd2127ac'), 'sno': '4', 'name': '李四', 'age': 14}
8.2 刪除多條數據
MongoDB 的表提供了 delete_many() 方法，刪除表中所有符合查詢條件的數據：
def delete_many_students(name):
student = {'name': name}
students.delete_many(student)
- 在第 2 行，設置查詢條件為姓名 name
- 在第 3 行，查詢表 students 中姓名為 name 的學生，刪除所有符合查詢條件的學生
編寫測試程序如下：
add_students_for_test()
delete_many_students('李四')
list_students()
程序運行輸出如下：
{'_id': ObjectId('5ee328d182f2558674a683db'), 'sno': '1', 'name': '張三', 'age': 11}
{'_id': ObjectId('5ee328d182f2558674a683dd'), 'sno': '3', 'name': '王五', 'age': 13}
8.3 刪除所有數據
如果如果傳遞給 delete_many() 一個空的查詢對象，則刪除表中所有的數據：
def delete_all_students():
student = {}
students.delete_many(student)
編寫測試程序如下：
add_students_for_test()
delete_all_students()
list_students()
將數據全部刪除了，程序輸出為空。
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