MongoDBで配列要素の出現回数を集計して上位カウントを取得する方法

MongoDBで配列内の各要素が何回出現しているかを集計し、上位の要素だけを抽出したいケースはよくあります。そんなときはアグリゲーションフレームワーク（aggregate）を使うのが最も効率的です。この記事では、$unwind、$group、$sort、$limit を組み合わせて、配列要素のトップカウントを取得する手順を具体的なサンプルコード付きで解説します。

1. サンプルコレクションの作成

まずは、学生IDと受講科目（配列）を持つドキュメントを格納するコレクションを作成します。insertOne() メソッドを使って、3件のドキュメントを挿入してみましょう。

> db.topCountArrayDemo.insertOne(
...     {"StudentId":101 , "StudentSubject": ["C", "MongoDB"]}
... );
{
    "acknowledged" : true,
    "insertedId" : ObjectId("5cc6b3209cb58ca2b005e669")
}
> db.topCountArrayDemo.insertOne(
...     {"StudentId":102 , "StudentSubject": ["C", "Java"]}
... );
{
    "acknowledged" : true,
    "insertedId" : ObjectId("5cc6b3219cb58ca2b005e66a")
}
> db.topCountArrayDemo.insertOne(
...     {"StudentId":103 , "StudentSubject": ["C", "MongoDB"]}
... );
{
    "acknowledged" : true,
    "insertedId" : ObjectId("5cc6b3229cb58ca2b005e66b")
}

2. 挿入したドキュメントの確認

find() メソッドを使えば、コレクション内のすべてのドキュメントを確認できます。

> db.topCountArrayDemo.find().pretty();

上記のクエリを実行すると、以下のような出力が得られます。

{
    "_id" : ObjectId("5cc6b3209cb58ca2b005e669"),
    "StudentId" : 101,
    "StudentSubject" : [
        "C",
        "MongoDB"
    ]
}
{
    "_id" : ObjectId("5cc6b3219cb58ca2b005e66a"),
    "StudentId" : 102,
    "StudentSubject" : [
        "C",
        "Java"
    ]
}
{
    "_id" : ObjectId("5cc6b3229cb58ca2b005e66b"),
    "StudentId" : 103,
    "StudentSubject" : [
        "C",
        "MongoDB"
    ]
}

3. アグリゲーションで配列要素のトップカウントを取得する

それでは本題です。配列要素ごとの出現回数を数え、上位の要素を抽出するには、次の4つのステージからなるパイプラインを構築します。

• $unwind： 配列フィールド StudentSubject を展開し、要素ごとに個別のドキュメントを作成する
• $group： 要素ごとにグループ化し、$sum: 1 で出現回数（Frequency）をカウントする
• $sort： カウントの降順に並べ替える
• $limit： 上位2件のみを取得する

> db.topCountArrayDemo.aggregate(
...     [
...         {
...             $unwind: "$StudentSubject"
...         },
...         {
...             $group: {
...                 _id: "$StudentSubject",
...                 Frequency: {$sum: 1}
...             }
...         },
...         {
...             $sort: {Frequency:-1}
...         },
...         {
...             $limit: 2
...         }
...     ]
... ).pretty();

4. 実行結果

上記のパイプラインを実行すると、以下のような結果が得られます。

{ "_id" : "C", "Frequency" : 3 }
{ "_id" : "MongoDB", "Frequency" : 2 }

この結果から、「C」が3回（全ドキュメントに出現）、「MongoDB」が2回出現していることがわかります。このように $unwind で配列を展開し、$group で集計する組み合わせは、タグの人気ランキングやアクセスログの集計など、さまざまな場面で応用できる強力なテクニックです。取得したい件数を変更したい場合は、$limit の値を調整するだけで対応できます。