MongoDBで単一コレクション内のドキュメント間のセット共通部分（積集合）を求める方法

MongoDBで、同じコレクション内に保存された複数のドキュメントが持つ配列（セット）同士の共通要素を取得したい場合があります。そのようなときに活躍するのが、集計パイプラインで使える演算子 $setIntersection です。

この記事では、実際にデータを作成し、$setIntersection を使って2つのドキュメント間の共通部分を抽出する手順を解説します。

1. サンプルコレクションの作成

まず、insertOne() メソッドを使ってテスト用のコレクションを作成します。

> db.setInterSectionDemo.insertOne(
...    {"_id":101, "Value1":[55,67,89]}
... );
{ "acknowledged" : true, "insertedId" : 101 }
> db.setInterSectionDemo.insertOne(
...    {"_id":102, "Value2":[90,45,55]}
... );
{ "acknowledged" : true, "insertedId" : 102 }
> db.setInterSectionDemo.insertOne(
...    {"_id":103, "Value3":[92,67,45]}
... );
{ "acknowledged" : true, "insertedId" : 103 }

ここでは3つのドキュメントを作成しました。それぞれ異なるフィールド名（Value1、Value2、Value3）で数値の配列を持っています。

2. 登録したドキュメントの確認

find() メソッドに pretty() を組み合わせると、登録済みの全ドキュメントを見やすく表示できます。

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

実行すると、次のような出力が得られます。

{ "_id" : 101, "Value1" : [ 55, 67, 89 ] }
{ "_id" : 102, "Value2" : [ 90, 45, 55 ] }
{ "_id" : 103, "Value3" : [ 92, 67, 45 ] }

3. $setIntersectionで共通部分を求める

続いて、aggregate() パイプラインを使って、ドキュメント _id が 101 と 103 の配列同士の共通部分を計算します。

> db.setInterSectionDemo.aggregate([
...    {
...       "$match": {
...          "_id": { "$in": [101, 103] }
...       }
...    },
...    {
...       "$group": {
...          "_id": 0,
...          "firstValue": { "$first": "$Value1" },
...          "secondValue": { "$last": "$Value3" }
...       }
...    },
...    {
...       "$project": {
...          "firstValue": 1,
...          "secondValue": 1,
...          "CommonValue": { "$setIntersection": [ "$firstValue", "$secondValue" ] },
...          "_id": 0
...       }
...    }
... ]);

パイプラインの各ステージのポイント

• $match： 対象となるドキュメントを _id で絞り込みます。ここでは 101 と 103 を選択しています。
• $group： 全ドキュメントを1つのグループにまとめ、$first と $last を使って Value1 と Value3 の配列を取り出します。
• $project： 必要なフィールドだけを出力し、$setIntersection によって2つの配列の共通要素を CommonValue として生成します。

このクエリを実行すると、次のような結果が出力されます。

{ "firstValue" : [ 55, 67, 89 ], "secondValue" : [ 92, 67, 45 ], "CommonValue" : [ 67 ] }

結果の読み方

[55, 67, 89] と [92, 67, 45] の両方に含まれる値は 67 のみです。そのため、CommonValue には [ 67 ] が出力されました。

$setIntersection は、重複を排除した「数学的な集合」として配列を扱うため、順序や重複を気にせず正確な共通部分を得られるのが特徴です。タグ検索、権限チェック、カテゴリマッチングなど、配列フィールドを比較したいさまざまなシーンで応用できます。