$sum, $avg, $min, $max: agregação numérica

O estágio $group do MongoDB usa acumuladores para calcular valores agregados a partir de documentos agrupados. Os acumuladores numéricos mais fundamentais são $sum, $avg, $min e $max. Cada acumulador processa todos os documentos de um grupo e produz um único valor de saída. Esses operadores formam a base dos fluxos de análise.

O acumulador $sum tem dois usos comuns: contar documentos, passando um valor literal como 1, e somar um campo, referenciando um campo numérico. Quando um campo está ausente ou é nulo, $sum o trata como zero. Isso permite usá-lo com segurança em campos numéricos opcionais, sem verificações adicionais de nulos.

O acumulador $avg calcula a média aritmética de um campo numérico em todos os documentos de um grupo. Ele ignora automaticamente os documentos em que o campo está ausente ou é nulo, calculando a média apenas com valores válidos. Isso é útil para métricas como o valor médio dos pedidos ou a avaliação média por produto.

$min e $max retornam, respectivamente, os menores e maiores valores de um grupo. Eles funcionam com qualquer tipo comparável: números, datas e strings. Um caso de uso comum é encontrar os horários do primeiro e do último evento de uma sessão, ou o produto mais barato e o mais caro de uma categoria. Eles ignoram valores nulos e ausentes.

Para calcular um único agregado sobre toda a coleção, defina _id como null. Isso agrupa todos os documentos em um único grupo. Essa técnica permite calcular totais, médias gerais e extremos globais sem segmentar os dados. Pense nela como o equivalente no MongoDB a um SELECT SUM(*) FROM orders do SQL sem uma cláusula GROUP BY.

Um recurso menos conhecido é que $sum, $avg, $min e $max também podem ser usados como operadores de expressão em $project, e não apenas em $group. Nesse contexto, eles operam sobre uma matriz dentro de um único documento, em vez de operar sobre vários documentos. Isso permite calcular a soma dos elementos de um campo de matriz incorporado sem um estágio $group.

Os acumuladores aceitam qualquer expressão válida, não apenas referências a campos. Você pode usar operadores aritméticos, expressões condicionais e até $cond dentro de um acumulador. Isso permite implementar somas condicionais, como “somar apenas os pedidos concluídos”, ou contagens condicionais, como “contar apenas as transações de alto valor”, em um único estágio do fluxo.

Você pode encadear vários estágios $group para calcular agregações em vários níveis. O primeiro grupo calcula os totais por dia, e o segundo calcula as médias mensais a partir desses totais diários. Esse padrão é mais claro do que fazer tudo em um único estágio e facilita a compreensão da lógica do fluxo.

Sempre coloque um estágio $match antes de $group para filtrar primeiro os documentos relevantes. Isso reduz o número de documentos que o estágio de agrupamento precisa processar e, principalmente, permite que o MongoDB use um índice para atender ao filtro. Um $match depois de $group filtra os resultados dos grupos, o que também é útil, mas não se beneficia dos índices.

Quando um campo referenciado em $sum ou $avg está ausente ou é nulo, o comportamento apresenta uma pequena diferença. $sum trata valores ausentes ou nulos como zero, portanto todos os documentos contribuem para a contagem. $avg e $min/$max ignoram completamente valores ausentes ou nulos; eles não participam do cálculo. Compreender essa diferença evita erros sutis nas suas consultas de análise.

Combinar $sum, $avg, $min e $max em um único estágio $group é um padrão comum para métricas de painéis. Um único fluxo de agregação pode retornar tudo o que é necessário para preencher um cartão de resumo: total de pedidos, receita, valor médio dos pedidos e intervalo dos tamanhos dos pedidos. Isso evita várias idas e vindas ao banco de dados.

Nesta lição, você aprendeu que: $sum totaliza valores e conta documentos (ausente = 0); $avg/$min/$max ignoram campos ausentes ou nulos; e esses acumuladores funcionam tanto em $group, entre documentos, quanto em $project, dentro de uma matriz. A seguir, exploraremos $push e $addToSet para criar matrizes dentro de grupos.