0Pricing
MongoDB Academy · บทเรียน

ฟังก์ชันหน้าต่างด้วย $setWindowFields

ผู้เรียนจะคำนวณยอดรวมสะสม อันดับ และค่าเฉลี่ยเคลื่อนที่บนพาร์ทิชันที่เรียงลำดับ โดยใช้ขั้นตอน $setWindowFields

ฟังก์ชันหน้าต่างด้วย $setWindowFields เป็นบทเรียน MongoDB Academy ฟรีบน CoddyKit นี่คือบทเรียนที่ 4 จากทั้งหมด 4 บทเรียน คุณสามารถอ่านบทเรียนทั้งหมดด้านล่างฟรี — จากนั้นลองปฏิบัติด้วยตัวคุณเองในเบราว์เซอร์พร้อมตัวแก้ไขโค้ดในตัวและติวเตอร์ AI ตลอด 24/7 บทเรียนนี้เป็นส่วนหนึ่งของเส้นทางการเรียน MongoDB Academy และความก้าวหน้าของคุณจะซิงค์ข้ามเว็บและแอป CoddyKit คอร์ส MongoDB Academy มีบทเรียนทั้งหมด 4 บทเรียน

บางส่วนของบทเรียนนี้ยังไม่ได้รับการแปล และแสดงเป็นภาษาอังกฤษ

What Are Window Functions?

Window functions compute values over a set of documents related to the current document—a 'window'—without collapsing them into a single group like $group does. They originated in SQL (SQL:2003) and were added to MongoDB in version 5.0 through the $setWindowFields pipeline stage. Common use cases include running totals, moving averages, rank, and cumulative metrics.

The $setWindowFields Stage Structure

The $setWindowFields stage has three main configuration keys: partitionBy defines how to divide documents into independent windows (like GROUP BY in SQL), sortBy orders documents within each partition, and output specifies the new fields to compute along with their window operator and window bounds.

db.dailySales.aggregate([
  {
    $setWindowFields: {
      partitionBy: '$region',        // separate window per region
      sortBy: { saleDate: 1 },       // order by date within each region
      output: {
        runningTotal: {
          $sum: '$amount',
          window: { documents: ['unbounded', 'current'] }
        }
      }
    }
  }
])

Document-Based Window Bounds

Window bounds define which documents contribute to the computation for each row. Document-based bounds use the documents key with a two-element array: the start position and end position relative to the current document. 'unbounded' means 'from the beginning (or to the end)', 'current' means the current document, and numeric offsets like -1 mean 'one document before'. Common patterns: ['unbounded', 'current'] for a running total, [-1, 1] for a 3-document moving window.

// Running total: all documents from the start up to the current row
window: { documents: ['unbounded', 'current'] }

// 3-document moving window: previous, current, and next document
window: { documents: [-1, 1] }

// Cumulative (all documents from start to end)
window: { documents: ['unbounded', 'unbounded'] }

Range-Based Window Bounds

Range-based bounds define the window using value ranges on the sort key rather than document offsets. This is especially useful for time-series data where you want 'the last 7 days' rather than 'the last 7 documents'. Use the range key with a unit for date fields. This correctly handles gaps in data where days might be missing.

db.temperatures.aggregate([
  {
    $setWindowFields: {
      partitionBy: '$station',
      sortBy: { readingDate: 1 },
      output: {
        sevenDayAvgTemp: {
          $avg: '$temperature',
          window: {
            range: [-6, 0], // 6 days before up to current day
            unit: 'day'
          }
        }
      }
    }
  }
])

Computing Running Totals

A running total (cumulative sum) is computed by setting the window to span from the first document in the partition to the current document. As MongoDB processes each document in sort order, it adds that document's value to all previous values. This produces a monotonically increasing total per partition, useful for cumulative revenue or progressive download counts.

db.transactions.aggregate([
  {
    $setWindowFields: {
      partitionBy: '$accountId',
      sortBy: { date: 1 },
      output: {
        runningBalance: {
          $sum: '$amount',
          window: { documents: ['unbounded', 'current'] }
        }
      }
    }
  },
  { $project: { accountId: 1, date: 1, amount: 1, runningBalance: 1 } }
])

Moving Averages for Smoothing Data

A moving average smooths out short-term fluctuations in time-series data to reveal underlying trends. Configure the window to span a fixed number of periods in both directions (or only backwards for a 'trailing' average). Moving averages are common in financial charts, performance monitoring dashboards, and IoT sensor analysis.

db.stockPrices.aggregate([
  {
    $setWindowFields: {
      partitionBy: '$ticker',
      sortBy: { date: 1 },
      output: {
        movingAvg5Day: {
          $avg: '$closePrice',
          window: { documents: [-4, 0] } // current + 4 previous = 5 day average
        },
        movingAvg10Day: {
          $avg: '$closePrice',
          window: { documents: [-9, 0] } // 10-day trailing average
        }
      }
    }
  }
])

Ranking With $rank and $denseRank

The $rank operator assigns a rank number to each document within its partition based on the sort order. Tied documents receive the same rank, and the next rank skips accordingly (1, 2, 2, 4). $denseRank assigns consecutive ranks without gaps for ties (1, 2, 2, 3). Neither takes a window specification—they always rank across the full partition.

db.leaderboard.aggregate([
  {
    $setWindowFields: {
      partitionBy: '$gameId',
      sortBy: { score: -1 }, // highest score = rank 1
      output: {
        rank: { $rank: {} },
        denseRank: { $denseRank: {} }
      }
    }
  },
  { $match: { rank: { $lte: 10 } } } // top 10 per game
])

$documentNumber: Row Numbering Within Partition

$documentNumber assigns a sequential integer starting from 1 to each document within its partition, in sort order. Unlike $rank, it never repeats numbers—every document gets a unique number. This is useful for pagination, sequence numbering, or when you need to identify which row within a partition a document occupies.

db.orders.aggregate([
  {
    $setWindowFields: {
      partitionBy: '$customerId',
      sortBy: { orderDate: 1 },
      output: {
        orderSequence: { $documentNumber: {} } // 1st order, 2nd order, etc.
      }
    }
  },
  // Find customers' 3rd orders
  { $match: { orderSequence: 3 } }
])

$shift: Accessing Adjacent Documents

$shift returns the value of an expression from a document at a specified offset relative to the current document within the partition. Use by: -1 to access the previous document's value (e.g., yesterday's price), by: 1 for the next document, and specify a default for when the offset falls outside the partition boundary.

db.dailyMetrics.aggregate([
  {
    $setWindowFields: {
      partitionBy: '$metricName',
      sortBy: { date: 1 },
      output: {
        previousValue: {
          $shift: {
            output: '$value',
            by: -1,
            default: null
          }
        },
        // Compute day-over-day change using $shift
        dayOverDayChange: {
          $subtract: [
            '$value',
            { $shift: { output: '$value', by: -1, default: '$value' } }
          ]
        }
      }
    }
  }
])

Performance and Index Usage

$setWindowFields benefits from indexes on the partition and sort fields. An index that covers both the partition key and the sort key allows MongoDB to efficiently retrieve each partition's documents in sorted order without a full collection scan. Without an index, MongoDB must sort in-memory (up to allowDiskUse limits). For large collections, ensure indexes align with your window functions' partition and sort specifications.

// For this $setWindowFields:
// partitionBy: '$accountId', sortBy: { date: 1 }
// Create a compound index:
db.transactions.createIndex({ accountId: 1, date: 1 })
// MongoDB can now efficiently scan per-partition in date order

Practical Example: Sales Performance Report

A real-world sales report might need each salesperson's transactions enriched with their running total, their rank within their team, and the team cumulative total—all computed in a single pipeline without multiple joins or application-side computation. This is exactly the kind of analytical query $setWindowFields was built for.

db.sales.aggregate([
  {
    $setWindowFields: {
      partitionBy: '$teamId',
      sortBy: { amount: -1 },
      output: {
        rankInTeam: { $rank: {} },
        runningTeamTotal: {
          $sum: '$amount',
          window: { documents: ['unbounded', 'current'] }
        },
        teamTotal: {
          $sum: '$amount',
          window: { documents: ['unbounded', 'unbounded'] }
        }
      }
    }
  }
])

Quick Check

Test your understanding of MongoDB & NoSQL Databases concepts from this lesson.

Lesson Recap

In this lesson you learned: $setWindowFields computes values over a sliding window of related documents without collapsing them like $group, document-based and range-based window bounds control which documents contribute to each computation, and operators like $rank, $denseRank, $documentNumber, and $shift enable ranking, numbering, and cross-row comparisons. Next up we explore ACID guarantees in MongoDB's distributed document store.

คำถามที่พบบ่อย

บทเรียน “ฟังก์ชันหน้าต่างด้วย $setWindowFields” ฟรีหรือไม่

ใช่ — ข้อความเต็มของ “ฟังก์ชันหน้าต่างด้วย $setWindowFields” ฟรีให้อ่านที่นี่บนเว็บ เพื่อปฏิบัติแบบโต้ตอบ (ตัวแก้ไขโค้ดในตัวและติวเตอร์ AI ตลอด 24/7) และปลดล็อคส่วนที่เหลือของคอร์ส MongoDB Academy ให้อัปเกรดเป็น CoddyKit PRO คอร์ส MongoDB Academy มีบทเรียนทั้งหมด 4 บทเรียน

คุณจะเรียนรู้อะไรในบทเรียน “ฟังก์ชันหน้าต่างด้วย $setWindowFields”

ผู้เรียนจะคำนวณยอดรวมสะสม อันดับ และค่าเฉลี่ยเคลื่อนที่บนพาร์ทิชันที่เรียงลำดับ โดยใช้ขั้นตอน $setWindowFields คุณปฏิบัติ MongoDB Academy ด้วยโค้ดที่ใช้งานได้จริงที่คุณเรียกใช้โดยตรงในเบราว์เซอร์ และติวเตอร์ AI ตลอด 24/7 ตอบคำถามของคุณขณะที่คุณไปผ่านบทเรียน

คุณต้องมีประสบการณ์ก่อนที่จะเริ่มเรียน MongoDB Academy หรือไม่

ไม่จำเป็นต้องมีประสบการณ์มาก่อน MongoDB Academy บน CoddyKit ออกแบบมาสำหรับผู้เริ่มต้นไปจนถึงผู้เรียนขั้นสูง คุณสามารถเริ่มต้นที่นี่หรือเริ่มจากตัวแรกและเรียนด้วยความเร็วของคุณเอง นี่คือบทเรียนที่ 4 จากทั้งหมด 4 บทเรียน

บทเรียน “ฟังก์ชันหน้าต่างด้วย $setWindowFields” ใช้เวลานานแค่ไหน

บทเรียน CoddyKit ส่วนใหญ่ใช้เวลาประมาณ 5–10 นาที แต่ละบทเรียนจึงสั้นและเป็นแบบโต้ตอบ คุณสามารถก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องและกลับมาเรียนต่อจากตรงที่เพิ่งหยุดบนเว็บและแอปได้เลย

ฉันเขียนและรันโค้ดในบทเรียน MongoDB Academy นี้ได้ไหม

ได้ บทเรียน MongoDB Academy ทุกบทมีตัวแก้ไขโค้ดในตัว คุณจึงเขียนและรันโค้ดจริงได้เลยในเบราว์เซอร์ และได้รับข้อเสนอแนะจาก AI ในทันที — ไม่ต้องติดตั้งในเครื่องของคุณ

บทเรียนทั้งหมดในหลักสูตรนี้

  1. $sum, $avg, $min, $max: การรวมข้อมูลเชิงตัวเลข
  2. $push และ $addToSet: การสร้างอาร์เรย์ในกลุ่ม
  3. ตัวรวม $first, $last และ $top/$bottom
  4. ฟังก์ชันหน้าต่างด้วย $setWindowFields
← กลับไปที่ MongoDB Academy