MongoDB 如何實現實時排名

當我們將考試分數錄入系統時，會要對學生的分數進行乙個排名，這個不困難。困難的是當學生的分數變更時，如何實時更新這些排名？

如果我們將排名儲存為乙個字段，那麼意味著每次修改分數都會導致重新計算排名，以及更新資料庫中的排名字段值。這個計算量可大可小，極端的情況下，如果乙個學生的分數從第一名變成 0（比如因為作弊而成績清零），那麼所有學生的排名都有可能要改，這就導致大批量的資料庫 update 操作。

這種方式顯然是效率非常低的。那麼這裡給出乙個解決辦法，能夠實現修改分數的同時，排名立刻得到更新，而無需大規模修改資料庫記錄。本文以 mongodb 為例介紹如何儲存這些分數。

假設我們有 10 個學生的考試成績分別為：

50 50 50 60 60 60 60 80 90 100

那麼我可以建立一條排名記錄（假設這條記錄在集合scores裡面），內容如下：

,,,
,]}

看到這裡你就應該明白了，我儲存的只是每個分數對應的人數。這樣當我需要新增乙個 80 分的成績時，我只需將改為即可。

這種情況下如何獲得乙個學生的排名呢？首先要說明，每個學生對應的分數並沒有儲存在這裡（你可以儲存到另外的表裡面，然後查出該學生的分數），這裡儲存的是分數的排名，而不是學生的排名。所以你查出分數後，對scoremap陣列中所有 score 大於該分數的元素的count值進行乙個總和即可。

比如我想知道 85 分是第幾名，從陣列中可以算知大於 85 分的人數為 2，那麼 85 分自然是第 3 名了。

那麼在 mongodb 裡面，可以這樣查詢：

db.scores.aggregate([}，,
}},}}
]);

查出來的結果為：

這種儲存方式有乙個極大的好處，就是不論有多少學生參加排名，我的記錄數始終是有限的。假設這門考試總分 100 分，有 100 萬學生參加排名，那麼極端情況下scoremap陣列中也只會有 201 個元素（0, 0.5, 1, ... 99.5, 100）。也就是說，它的值空間是非常有限的。

有人會進一步提出：如果我將班級平均分（帶兩位小數）也加入這樣的排名呢？值空間將會變成幾萬個，這樣的排名查詢起來豈不會很慢？

實際上不是這樣子的。雖然兩位小數使得值空間很大，但參與排名的班級非常有限，也就是說值的實際數量很小。如果是 100 個班級參與排名，不存在相同平均分的情況下，scoremap陣列中也只有 100 個元素。所以計算排名絲毫不會慢下來。

現在我們的排名已經不再是直接儲存在資料庫，而是在查詢的時候算出來，那麼當乙個學生的成績變更時，我應該如何更新資料庫記錄呢？

當乙個學生的成績從 a 變為 b 時，我們需要做兩個操作：

將成績為 a 的學生數量 -1；

將成績為 b 的學生數量 +1。

在 mongodb 中，更新scoremap陣列元素的語句是這樣的：

給某個分數的人數加一的時候：

db.scores.update(
}},}
)

給某個分數的人數減一的時候：

db.scores.update(
}}},
})

注意減一的時候，查詢條件加上了乙個count:的判斷，這是為了避免人數變成負數。

總之，通過這樣的儲存方式，我們能夠實現當學生成績改變時，快速簡單的修改資料庫記錄，而又能夠實時的查詢出新的排名了。

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