Agregado de diferentes subtipos en documento de una colección

Puede usar la agregación para hacer el cálculo que desee sin cambiar su esquema (aunque podría considerar cambiar su esquema simplemente para que las consultas y agregaciones de este campo sean más fáciles de escribir).

Dividí la canalización en varios pasos para facilitar la lectura. También simplifiqué ligeramente su documento, de nuevo para facilitar la lectura.

Ejemplo de entrada:

> db.md.find().pretty()
{
    "_id" : ObjectId("512f65c6a31a92aae2a214a3"),
    "uid" : "x",
    "val" : "string"
}
{
    "_id" : ObjectId("512f65c6a31a92aae2a214a4"),
    "uid" : "x",
    "val" : "string"
}
{
    "_id" : ObjectId("512f65c6a31a92aae2a214a5"),
    "uid" : "y",
    "val" : "string2"
}
{
    "_id" : ObjectId("512f65e8a31a92aae2a214a6"),
    "uid" : "y",
    "val" : [
        "string3",
        "string4"
    ]
}
{
    "_id" : ObjectId("512f65e8a31a92aae2a214a7"),
    "uid" : "z",
    "val" : [
        "string"
    ]
}
{
    "_id" : ObjectId("512f65e8a31a92aae2a214a8"),
    "uid" : "y",
    "val" : [
        "string1",
        "string2"
    ]
}

Etapas de canalización:

> project1 = {
    "$project" : {
        "uid" : 1,
        "val" : 1,
        "isArray" : {
            "$cond" : [
                {
                    "$eq" : [
                        "$val.0",
                        [ ]
                    ]
                },
                true,
                false
            ]
        }
    }
}
> project2 = {
    "$project" : {
        "uid" : 1,
        "valA" : {
            "$cond" : [
                "$isArray",
                "$val",
                [
                    null
                ]
            ]
        },
        "valS" : {
            "$cond" : [
                "$isArray",
                null,
                "$val"
            ]
        },
        "isArray" : 1
    }
}
> unwind = { "$unwind" : "$valA" }
> project3 = {
    "$project" : {
        "_id" : 0,
        "uid" : 1,
        "val" : {
            "$cond" : [
                "$isArray",
                "$valA",
                "$valS"
            ]
        }
    }
}

Agregación final:

> db.md.aggregate(project1, project2, unwind, project3, group)
{
    "result" : [
        {
            "_id" : "z",
            "vals" : [
                "string"
            ]
        },
        {
            "_id" : "y",
            "vals" : [
                "string1",
                "string4",
                "string3",
                "string2"
            ]
        },
        {
            "_id" : "x",
            "vals" : [
                "string"
            ]
        }
    ],
    "ok" : 1
}