MongoDB $pow 运算符

17 Mar 2025 | 4 分钟阅读

MongoDB 中的 $pow 运算符是什么？

MongoDB 提供了各种算术表达式运算符。 $pow 运算符是这些运算符之一。此运算符用于聚合管道阶段。此运算符用于查找数字的指数（幂）。

一个数的指数是什么？

指数（幂）是将一个数乘以它本身的结果。通常，指数在书写中表示为这样的图表。

$pow 运算符的语法

< number > 和 < exponent > 可以是任何有效的表达式，直到它解析为数字。

重要提示

如果数字为 null，则 $pow 运算符返回 null。
如果数字引用一个缺失的字段，则 $pow 运算符返回 null。
如果数字是 NaN，则 $pow 运算符返回 NaN。

序号	示例	输出
1.	{ $pow: [ 4, 0 ] }	1
2.	{ $pow: [ 4, 2 ] }	16
3.	{ $pow: [ 4, -2 ] }	0.0625
4.	{ $pow: [ -4, 0.5 ] }	NaN

示例

在下面的示例中，我们将使用

Database: javaTpoint
Collection: shapes
Document: Six documents that contain the details of the shapes

>db.shapes.find().pretty()
{
        {
         "_id" : 1, 
         "name" : "rectangle",
         "area" : 16
        }
        {
         "_id" : 2, 
         "name" : "square",
         "area" : 10
        }
        {
         "_id" : 3, 
         "name" : "circle",
         "perimeter" : 15,
         "area" : 10,
         "details" : { 
                           "radius" : 3,
                           "diameter" : 6
                          }
        }
        {
         "_id" : 4, 
         "name" : "rectangle",
         "area" : 0
        }
        {
         "_id" : 5, 
         "name" : "oval",
         "area" : 20
        }
        {
         "_id" : 6, 
         "name" : "triangle",
         "area" : 5
        }
        {
         "_id" : 7, 
         "name" : "rectangle",
         "area" : null
        }
}

示例 1：使用 $pow 运算符

在此示例中，我们使用 $pow 运算符将矩形形状中的“area”字段按指定的指数取幂。

db.shapes.aggregate(
 [
   {$match: { name : "rectangle"}},
      {
          $project: 
              {
                name : 1,
                area : 1,
                result : {$pow: ["$area", 3]}
               }
      }
 ]
)

输出

{
         "_id" : 1, 
         "name" : "rectangle",
         "area" : 16,
         "result" : 4096
}
{
         "_id" : 4, 
         "name" : "rectangle",
         "area" : 0,
         "result" : 0
}
{
         "_id" : 7, 
         "name" : "rectangle",
         "area" : null,
         "result" : null
}

在此示例中，我们使用 area 字段作为底数，3 作为指数。因此，矩形的每个“area”字段都已取 3 次方。

示例 2：负指数

如果底数为零 (0) 且指数为负数，则无法对该数字进行求幂。在这种情况下，它将返回错误消息。

db.shapes.aggregate(
  [
    { $match: { _id : 4 } },
      { 
          $project: 
           { 
                name : 1,
                area : 1,
                result: { $pow: [ "$area", -3 ] }
            }
       }
  ]
)

输出

uncaught exception : Error : command failed : {
	"ok" : 0,
	"errmsg" : "$pow cannot take a base of 0.and a negative exponent",
	"code" : 28764,
	"codeName" : "Location28764"4' [ ln;' lj; h
Lh;klh[pjlkh[pkoh[khp[o
} : aggregate failed:
_getErrorWithCode@src/mongo/shell/utils.js:25:13
doassert@src/mongo/shell/assert.js:18:14
_assertCommandWorked@src/mongo/shell/assert.js:618:17
assert.commandWorked@src/mongo/shell/assert.js:708:16
DB.prototype._runAggregate@src/mongo/shell/db.js:266:5
DBCollection.prototype.aggregate@src/mongo/shell/collection.js:1046 : 12
@(shell) : 1 : 1

错误清楚地说明：“$pow 不能取 0 为底数，负数为指数”。

db.shapes.aggregate(
  [
    { $match: { _id: 5  } },
      { 
          $project: 
           { 
                name : 1,
                area : 1,
                result: { $pow: [ "$area", -3 ] }
            }
       }
  ]
)

输出

{
         "_id" : 5, 
         "name" : "oval",
         "area" : 20,
         "result" : 0.000125  
}

示例 3：空指数

我们已经在“示例 1”中看到，如果底数为 null，结果也会变为 null。

如果指数的值为 null，它仍然会返回 null。

db.shapes.aggregate(
  [
    { $match: { _id: 6  } },
      { 
          $project: 
           { 
                name : 1,
                area : 1,
                result: { $pow: [ "$area", null ] }
            }
       }
  ]
)

输出

{
         "_id" : 6, 
         "name" : "triangle",
         "area" : 5,
         "result" : null  
}

示例 4：不存在的字段

如果将 $pow 运算符应用于程序中不存在的字段，则返回 null。

db.shapes.aggregate(
  [
    { $match: { _id: 2  } },
      { 
          $project: 
           { 
                name : 1,
                area : 1,
                result: { $pow: [ "$perimeter", null ] }
            }
       }
  ]
)

输出

{
         "_id" : 2, 
         "name" : "square",
         "area" : 10,
         "result" : null  
}

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