競技プログラミングのためのC/C++、Java、Pythonにおける外部ファイル入出力

本記事では、競技プログラミングにおいて、C/C++、Java、Pythonの各言語で外部ファイルから入力を受け取り、外部ファイルへ出力する方法を解説します。大規模なテストデータを扱う際に非常に便利なテクニックなので、ぜひマスターしておきましょう。

Pythonでのファイル入出力

Pythonでは、sysモジュールを利用することで、標準入出力を簡単にファイルへリダイレクトできます。sys.stdinをファイルオブジェクトに置き換えるとinput()などがファイルから読み込むようになり、sys.stdoutを置き換えるとprint()の出力がファイルに書き込まれるようになります。

コード例

import sys

# ファイルから入力を取得する
sys.stdin = open('sampleinp.txt', 'r')

# 出力をファイルへ書き込む
sys.stdout = open('sampleout.txt', 'w')

Javaでのファイル入出力

Javaでは、FileReaderと組み合わせたBufferedReaderを使ってファイルから入力を読み込み、BufferedWriterと組み合わせたPrintWriterを使って結果をファイルへ書き出すのが一般的です。バッファリングによって高速な入出力が可能になります。

コード例

// Javaプログラム: 入出力の処理
import java.io.*;

class Input {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // ファイルから入力を読み込む
        BufferedReader br = new BufferedReader(
        new FileReader("sampleinp.txt"));

        // ファイルへ出力を書き込む
        PrintWriter pw = new PrintWriter(
        new BufferedWriter(
        new FileWriter("sampleout.txt")));

        pw.flush();
    }
}

C/C++でのファイル入出力

C/C++では、freopen()関数を使用します。この関数は、標準入力(stdin)や標準出力(stdout)といった既存のストリームを、指定したファイルに関連付け直すものです。第1引数にファイル名、第2引数にオープンモード("r"は読み取り専用、"w"は書き込み)、第3引数に対象のストリームを指定します。これにより、以降のscanf()やprintf()がそのままファイルに対して動作するようになります。

コード例

#include<stdio.h>

int main() {
    // ファイルから入力を取得する
    freopen("sampleinp.txt", "r", stdin);

    // 出力をファイルへ書き込む
    freopen("sampleout.txt", "w", stdout);

    return 0;
}

まとめ

本記事では、競技プログラミング向けに、C/C++、Java、Pythonそれぞれの言語で外部ファイルから入力を受け取り、結果を外部ファイルへ出力する方法を学びました。Pythonのsysモジュールによるリダイレクト、JavaのBufferedReader/PrintWriter、C/C++のfreopen()を使いこなせるようになると、大量のデータを扱う問題も効率的に検証できるようになります。