MongoDBの集計クエリで$avgが「-Infinity」を返す仕組みと取得方法

MongoDBの集計クエリで$avgが「-Infinity」を返す仕組み

MongoDBの集計（aggregation）クエリで平均値を求める際には、$avg演算子を使用します。本記事では、-Infinity（負の無限大）を含むドキュメントが存在する場合に、$avgがどのような結果を返すのかを、aggregate()メソッドを使って実際に確認していきます。

1. サンプルコレクションの作成

まず、-Infinityの値を含むドキュメントを持つコレクション「demo5」を作成しましょう。以下のようにinsertOne()メソッドを使ってドキュメントを挿入します。

> db.demo5.insertOne({ "_id" : 100, "seq" : 10, "Value" : -Infinity });
{ "acknowledged" : true, "insertedId" : 100 }
> db.demo5.insertOne({ "_id" : 101, "seq" : 10, "Value" : 50 });
{ "acknowledged" : true, "insertedId" : 101 }
> db.demo5.insertOne({ "_id" : 102, "seq" : 20, "Value" : 60 });
{ "acknowledged" : true, "insertedId" : 102 }
> db.demo5.insertOne({ "_id" : 103, "seq" : 20, "Value" : 50 });
{ "acknowledged" : true, "insertedId" : 103 }

2. 登録されたドキュメントの確認

find()メソッドを使って、コレクション内のすべてのドキュメントを表示してみましょう。

> db.demo5.find();

実行すると、以下のような出力が得られます。

{ "_id" : 100, "seq" : 10, "Value" : -Infinity }
{ "_id" : 101, "seq" : 10, "Value" : 50 }
{ "_id" : 102, "seq" : 20, "Value" : 60 }
{ "_id" : 103, "seq" : 20, "Value" : 50 }

3. $avgを使った集計クエリの実行

次に、集計クエリ内で$avgを使用して「-Infinity」の結果を取得してみます。seqフィールドを基準にグループ化し、Valueフィールドの平均値を計算します。

> db.demo5.aggregate([{$group:{"_id":"$seq", "average" : {$avg : "$Value"}}}]);

実行結果は以下の通りです。

{ "_id" : 20, "average" : 55 }
{ "_id" : 10, "average" : -Infinity }

結果のポイント

seqが20のグループでは平均値が「55」と正しく計算されましたが、seqが10のグループでは「-Infinity」という結果になりました。これは、-InfinityがIEEE 754浮動小数点数の仕様における特別な値であり、有限の数値（この例では50）と加算しても結果が-Infinityのまま変わらないためです。つまり、(-Infinity + 50) ÷ 2 = -Infinity となり、平均値も-Infinityになります。

この挙動を理解しておくと、実データに-Infinityが混在している場合の集計結果の解釈に役立ちます。意図しない結果を避けたい場合は、$matchステージで事前に-Infinityのドキュメントを除外してから集計を行うのがおすすめです。