[Java] 코테에서 효율적인 입출력: BuffereredReader/Writer, StringTokenizer, StringBuilder + 백준 15552

`Scanner`와 `System.out.println` 대신 빠르게 입력/출력을 할 수 있는 방법을 찾아보게 된 문제입니다.

코딩테스트에서 속도가 빠른 코드를 작성해야 할 때 유리한 BufferReader/Writer 클래스에 대해 알아봅시다.

🔗 백준 15552번

본격적으로 for문 문제를 풀기 전에 주의해야 할 점이 있다. 입출력 방식이 느리면 여러 줄을 입력받거나 출력할 때 시간초과가 날 수 있다는 점이다.

C++을 사용하고 있고 cin/cout을 사용하고자 한다면, cin.tie(NULL)과 sync_with_stdio(false)를 둘 다 적용해 주고, endl 대신 개행문자(\n)를 쓰자. 단, 이렇게 하면 더 이상 scanf/printf/puts/getchar/putchar 등 C의 입출력 방식을 사용하면 안 된다.

Java를 사용하고 있다면, Scanner와 System.out.println 대신 BufferedReader와 BufferedWriter를 사용할 수 있다. BufferedWriter.flush는 맨 마지막에 한 번만 하면 된다.

Python을 사용하고 있다면, input 대신 sys.stdin.readline을 사용할 수 있다. 단, 이때는 맨 끝의 개행문자까지 같이 입력받기 때문에 문자열을 저장하고 싶을 경우 .rstrip()을 추가로 해 주는 것이 좋다.

또한 입력과 출력 스트림은 별개이므로, 테스트케이스를 전부 입력받아서 저장한 뒤 전부 출력할 필요는 없다. 테스트케이스를 하나 받은 뒤 하나 출력해도 된다.

 

문제 링크

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Buffer

Java에서 기본적으로 정수를 입력받고 출력 때 다음과 같이 코드를 작성했을 겁니다.

Scanner sc = new Scanner(System.in);
int num = sc.nextInt();
System.out.println(num);

버퍼를 이용하면 자바에서 `System.in`과 `System.out.print`보다 더욱 빠르게 입력을 받거나, 출력을 할 수 있습니다.

 

버퍼는 데이터를 임시로 저장하는 메모리 공간으로

데이터 입출력 작업을 여러 번 요청하는 대신 한 번에 대량의 데이터를 처리할 수 있기 때문에 효율적입니다.

 

예를 들어,

편의점에서 손님이 살 물건을 하나씩 카운터에 올려서 계산하면 시간이 오래 걸리는데

바구니에 물건을 모아서 한 번에 계산하면 더 빠르게 처리할 수 있습니다.

여기서 바구니가 버퍼 역할입니다.

 

데이터를 한 번에 조금씩 처리하는 대신, 일단 버퍼에 담아두었다가 한 번에 처리하는 방식입니다.

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BuffereredReader

`Scanner`는 입력을 받을 때 숫자 하나, 문자열 하나 이렇게 읽을 때마다 시스템을 호출합니다.

`BufferedReader`는 입력을 한 줄 통째로 읽어 버퍼에 저장한 후 원하는 만큼 잘라서 쓰는 방식입니다.

BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
String s = br.readLine();   // 한 줄 통째로 읽음
int n = Integer.parseInt(s);

 

BufferedWriter

`System.out.println`은 출력할 때마다 시스템에 출력하겠다고 요청을 보냅니다.

`BufferedWriter`은 출력할 내용을 버퍼에 쌓아두었다가 `flush()`나 close()`라는 특정한 명령으로 한 번에 출력합니다.

BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out));

bw.write("Hello ");
bw.write("My name is ");
bw.write("Soyoung");

bw.flush();

 

입출력 횟수가 많을 때는 `Scanner`를 쓰는 것보다 버퍼를 이용해 줄 단위로 읽어서 파싱하는 편이 효율적입니다.

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사용법 정리

기본

해당 클래스는 java.io 패키지에 포함되어 있습니다.

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;

= import java.io.*;

 

BufferedReader

주로 `readLine()`을 이용해 한 줄 전체를 읽습니다.

String형으로 읽기 때문에 다른 자료형으로 변환하고 싶다면 `Integer.parseInt()`, Long.parseLong()` 등을 이용하면 됩니다.

BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

String line = br.readLine(); // 한 줄 전체 읽음
int a = Integer.parseInt(line);	// String -> 정수형으로 변환

 

참고로 `readLine()` 메소드에서는 IOExceptino이 발생할 수 있어

try-catch문으로 예외처리를 하거나 throws IOException을 명시해야 합니다.

 

BufferedWriter

`write()`를 이용해 버퍼에 내용을 추가합니다.

이때 줄바꿈이 필요하다면 `newLine()` 메소드를 사용합니다.

들어가는 내용들은 모두 String형으로 들어가야 합니다.

 

`flush()`를 하여 출력할 수 있습니다.

정석적으로는 사용이 끝나면 `close()`로 더 이상 객체를 사용하지 않겠다고 해야하지만

일반적인 코테에서는 `flush()`만 해도 문제 없습니다.

BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out));

bw.write("Hello");	// 출력 내용
bw.newLine();	// 줄바꿈
bw.write(String.valueOf(123));	// 숫자도 포함
bw.flush();	// 출력

 

숫자를 출력할 때 `bw.write(123)` 이런 식으로 하면 문자의 유니코드 값을 출력합니다.

원하는 수로 출력하려면 문자열로 변환해야 합니다.

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실전

StringTokenizer 활용하기

한 줄을 입력받는 상황보다는

공백으로 구분된 정수 여러 개를 입력받거나, N줄을 입력받아서 처리한다거나 등등

조금 더 복잡하게 입력을 받을 수 있습니다. 각 데이터를 활용하기 위해 문자열을 쪼개는 작업이 필요해집니다.

이때 `StringTokenizer` 클래스를 함께 사용할 수 있습니다.

 

StringTokenizer 클래스는 문자열을 쪼개 '토큰'으로 만들 수 있는 클래스입니다.

`java.uil` 패키지에 포함되어 있습니다.

 

• `StringTokenizer st = new StringTokenizer(문자열)`
  • 띄어쓰기(공백) 기준으로 문자열을 분리
• `StringTokenizer st = new StringTokenizer(문자열, 구분자)`
  • 구분자를 기준으로 문자열을 분리(구분자는 잘림)
• `StringTokenizer st = new StringTokenzier(문자열, 구분자, true/false)`
  • 구분자를 기준으로 문자열을 분리할 때 구분자도 토큰에 포함하면 true, 토큰에 포함하지 않으면 false

이렇게 StringTokenizer를 선언하고 `nextToken()` 메소드로 토큰을 순차적으로 읽습니다.

BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
StringTokenizer st = new StringTokenizer(br.readLine()); // 한 줄 읽어서 공백 기준으로 분리하겠다.

int a = Integer.parseInt(st.nextToken());
int b = Integer.parseInt(st.nextToken());

 

StringBuilder 활용하기

StringBuilder는 문자열을 계속 더하거나 수정할 때 빠르게 처리하기 위한 가변(mutable) 문자열 클래스입니다.

 

일반적으로 String형은 불변(immutable)이라서 문자열을 더할 때마다

새로운 객체를 계속 만들어냅니다.

String s = "";
s += "A";
s += "B";

 

여기서 s가 결과적으로 "AB"가 되긴 하지만 그 과정에서 "", "A", "AB" 이런 문자열이 계속 새로 생성되서

메모리가 낭비되고 속도가 비교적 느립니다.

 

문자열을 반복해서 붙일 때는 기존 객체를 재사용하여 불필요한 복사/생성을 방지하는 StringBuilder를 사용하면 됩니다.

• `append()`로 문자열을 추가하고
• `toString()`으로 일반 문자열로 변환합니다.

StringBuilder sb = new StringBuilder();

sb.append("A").append("B").append(123).append('\n');

System.out.println(sb.toString());

 

BufferedWriter와 함께 쓰면 이렇게 쓸 수 있습니다.

BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out));
StringBuilder sb = new StringBuilder();

for (int i = 0; i < N; i++) {
    sb.append(i).append('\n');
}

bw.write(sb.toString());
bw.flush();

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그렇게 푼 백준 15552번의 풀이는

import java.io.*;
import java.util.*;

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(System.out));
        
        int testcase = Integer.parseInt(br.readLine());
        
        for(int i=0; i<testcase; i++) {
            StringTokenizer st = new StringTokenizer(br.readLine());
            int a = Integer.parseInt(st.nextToken());
            int b = Integer.parseInt(st.nextToken());
            bw.write(String.valueOf(a+b));
            bw.newLine();
        }
        
        bw.flush();
    }
}