【Linux】joinコマンドの使い方｜共通キーでファイルを横結合

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LinuxLinux [リナックス / ライナックス]オープンソースのOSカーネルで複数のテキストデータやCSVCSV [シーエスブイ]Comma-Separated Values。カンマ区切りのデータ形式ファイルを扱う際、「社員IDや商品コードをキーにして、2つのファイルをデータベースのJOINのように結合したい」「片方のファイルにしか存在しないデータ（不一致行）だけを抽出したい」といった場面はよくあります。

この記事では、2つのファイルに共通するフィールド（列）を基準として行を横方向に結合する join コマンドの使い方を解説します。基本的な内部結合の動作から、-a や -v オプションによる外部結合・不一致抽出、CSVファイルの結合、そして実行時によく遭遇する「is not in sorted order」エラーの対処法までを具体例とともに紹介します。

この記事を読むことで、join コマンドの仕様や事前ソートのルールを正しく理解し、コマンドライン上でリレーショナルなデータ結合や突合処理を簡潔に実行できるようになります。

確認した環境

本記事で解説するコマンドや出力結果は、以下の環境で実機検証を行っています（バージョン確認コマンド: join --version）。

Linuxのjoinコマンドとは？共通キーでファイルを結合する基本機能

join コマンドは、2つのテキストファイルから「共通するキー項目（フィールド）」を持つ行を探し出し、1行にまとめて標準出力へ書き出すコマンドです。SQLSQL [エスキューエル / シークエル]Structured Query Language。関係データベース（RDB）の管理や操作を行うデータベース言語における JOIN 句に近い感覚で、テキストデータ同士の突き合わせ（マージ）を行えます。

paste・cat・awkコマンドとの違いと使い分け

Linuxで複数のファイルを結合・加工するコマンドには paste や cat、awk などもあります。それぞれの役割と join との違いは以下の通りです。

単純に1行目同士・2行目同士を横に並べたい場合はpasteコマンド、特定の列だけを切り出したい場合はawkコマンドやcutコマンドを使用します。一方、欠番や行数の違いがある2つのデータを「IDが一致する行同士」で簡潔に結び付けたい場合は join コマンドが適しています。

基本構文と主なオプション一覧

join コマンドの基本構文は以下の通りです。

1
join [オプション] <ファイル1> <ファイル2>

<ファイル1> または <ファイル2> に -（ハイフン）を指定した場合は、標準入力からデータを読み取ります。また、オプションで指定しない限り、デフォルトでは各ファイルの1列目（第1フィールド）が結合キーとして扱われ、空白文字（スペースまたはタブ）が区切り文字となります。

join コマンドでよく使用する主なオプションは以下の通りです。

【基本】2つのファイルを内部結合・外部結合する方法

まずはサンプルファイルを作成し、キーが一致する行の結合（内部結合）や、一致しない行も含める結合（外部結合）の基本動作を確認します。

以下のように、社員IDと名前が記録された users.txt と、社員IDと部署名が記録された depts.txt を用意します。どちらのファイルも第1フィールド（社員ID）の昇順で並んでいます。

1
$ cat << 'EOF' > users.txt
2
001 alice
3
002 bob
4
003 charlie
5
EOF
6

7
$ cat << 'EOF' > depts.txt
8
001 sales
9
002 dev
10
004 hr
11
EOF

デフォルト動作：両方のファイルに存在するキーのみ結合（内部結合）

オプションを付けずに join users.txt depts.txt を実行すると、両方のファイルの1列目に共通して存在する 001 と 002 の行だけが結合されて出力されます。

1
$ join users.txt depts.txt
2
001 alice sales
3
002 bob dev

出力される列の順番は、デフォルトで「結合キー → ファイル1の残りの列 → ファイル2の残りの列」となります。片方にしか存在しない 003（users.txt のみ）と 004（depts.txt のみ）は出力されません。

-aオプション：一致しない行も残して出力する（外部結合）

SQLの左外部結合（LEFT OUTER JOIN）や完全外部結合（FULL OUTER JOIN）のように、相手側のファイルにキーが存在しない行も出力結果に残したい場合は、-a オプションにファイル番号（1 または 2）を指定します。

1
# ファイル1（users.txt）の不一致行（003）も残す（左外部結合に相当）
2
$ join -a 1 users.txt depts.txt
3
001 alice sales
4
002 bob dev
5
003 charlie
6

7
# 両方のファイルの不一致行（003 と 004）をすべて残す（完全外部結合に相当）
8
$ join -a 1 -a 2 users.txt depts.txt
9
001 alice sales
10
002 bob dev
11
003 charlie
12
004 hr

-eと-o auto：欠損値（空欄）を特定の文字列で埋める

上の join -a 1 -a 2 の出力を見ると、003 charlie や 004 hr のようにフィールド数が2つしかなく、どちらのファイルの列が欠けているのか判別しにくい状態になっています。

欠損しているフィールドに NONE や NULL などの代替文字列を入れて列数を揃えたい場合は、-e <文字列> オプションと -o auto オプションを組み合わせて実行します。

1
$ join -a 1 -a 2 -e "NONE" -o auto users.txt depts.txt
2
001 alice sales
3
002 bob dev
4
003 charlie NONE
5
004 NONE hr

-o auto を指定することで、各ファイルの1行目の列数をもとに全体の出力フォーマットが自動決定され、欠損箇所（003 の部署名や 004 の名前）が NONE で埋められて3列に揃います。-e オプションは単独では機能せず、-o（auto または列指定）と併用する必要がある点に注意してください。

-vオプション：一致しなかった行（差分）だけを抽出する

結合結果ではなく、「ファイル1にあるがファイル2にはない行」のようにキーが一致しなかった行だけを取り出したい場合は、-v オプションにファイル番号（1 または 2）を指定します。

1
# ファイル1（users.txt）にしか存在しないキーの行を抽出する
2
$ join -v 1 users.txt depts.txt
3
003 charlie
4

5
# ファイル2（depts.txt）にしか存在しないキーの行を抽出する
6
$ join -v 2 users.txt depts.txt
7
004 hr

マスタデータとトランザクションデータの突合チェックにおいて、「未登録のIDが含まれていないか」を洗い出す用途で重宝します。

【実践】結合キーの列指定・出力列の並び替え・CSVファイルの結合

実務のデータでは「結合キーが1列目ではない」「カンマ区切りのCSVでヘッダー行が付いている」といったケースが多くあります。それぞれの対応方法を確認します。

-1・-2・-oオプション：2列目以降をキーにして出力列を指定する

結合キーが1列目以外にある場合は、-1 <列番号> でファイル1のキー列、-2 <列番号> でファイル2のキー列を指定します。

ただし重要な前提として、各ファイルは「結合キーとして指定する列」の順番で事前にソートされている必要があります。以下の例では、emp.txt の2列目（部署コード）と dept_master.txt の1列目（部署コード）をキーにして結合します。

1
$ cat << 'EOF' > emp.txt
2
alice 101
3
bob 102
4
charlie 101
5
EOF
6

7
$ cat << 'EOF' > dept_master.txt
8
101 Sales
9
102 Development
10
EOF
11

12
# emp.txt を結合キーである2列目（-k 2,2）で事前にソートする
13
$ sort -k 2,2 emp.txt > emp_sorted.txt
14

15
# ファイル1の2列目（-1 2）とファイル2の1列目（-2 1）で結合する
16
$ join -1 2 -2 1 emp_sorted.txt dept_master.txt
17
101 alice Sales
18
101 charlie Sales
19
102 bob Development

emp_sorted.txt には部署コード 101 を持つ行が2行（alice と charlie）存在しますが、join コマンドは1対多（または多対多）のキーに対しても自動的にそれぞれの行へマスタ側の値（Sales）を結合して出力します。

このとき、「先頭に部署コード（結合キー）が出力されるのを変えて、名前・部署名・部署コードの順に並べたい」という場合は、-o オプションで <ファイル番号>.<列番号>（結合キー自体は 0）をカンマ区切りまたは空白区切りで指定します。

1
# ファイル1の1列目(1.1)、ファイル2の2列目(2.2)、結合キー(0)の順に出力する
2
$ join -1 2 -2 1 -o 1.1,2.2,0 emp_sorted.txt dept_master.txt
3
alice Sales 101
4
charlie Sales 101
5
bob Development 102

不要な列を除外して結合したい場合も、同様に -o オプションを使うことで後からcutコマンドを実行せずに1コマンドで整形できます。

-tと—header：ヘッダー付きのCSVファイルを結合する

カンマ（,）区切りのCSVファイルを結合する場合は、-t ',' で区切り文字を指定します。さらに1行目にカラム名（ヘッダー）が含まれている場合は、--header オプションを付けることで、1行目をソート対象外の見出しとして扱い、結果の先頭に結合して出力できます。

1
$ cat << 'EOF' > users.csv
2
id,name,role
3
001,alice,admin
4
002,bob,editor
5
003,charlie,viewer
6
EOF
7

8
$ cat << 'EOF' > scores.csv
9
id,score
10
001,95
11
002,82
12
004,70
13
EOF
14

15
# カンマ区切り（-t ','）かつ1行目をヘッダー（--header）として結合する
16
$ join -t ',' --header users.csv scores.csv
17
id,name,role,score
18
001,alice,admin,95
19
002,bob,editor,82

タブ（\t）区切りのTSVファイルを結合したい場合は、BashのANSI-Cクォーテーションを使って join -t $'\t' file1.tsv file2.tsv と記述します。

「is not in sorted order」エラーの原因とsort連携の注意点

join コマンドを使用する際にもっともつまずきやすいのが、事前のソート順に関するエラーです。原因と確実な対処法を確認しておきましょう。

エラーが発生する原因（事前ソートが必須である理由）

join コマンドは、2つのファイルを先頭から順番に読み進めながらキーを比較するアルゴリズムを採用しています。そのため、両方のファイルが結合キーの文字列順（辞書順）で昇順ソートされていないと、正しく一致判定ができずエラーで停止します。

1
$ cat << 'EOF' > unsorted1.txt
2
002 bob
3
001 alice
4
EOF
5

6
$ cat << 'EOF' > unsorted2.txt
7
001 sales
8
002 dev
9
EOF
10

11
# キーが昇順に並んでいないためエラーになり、001 alice が結合されない
12
$ join unsorted1.txt unsorted2.txt
13
join: unsorted1.txt:2: is not sorted: 001 alice
14
002 bob dev
15
join: input is not in sorted order

プロセス置換 <(...) と sort コマンドで一時ファイルを作らずに結合する

未ソートのファイルを結合する場合、わざわざソート済みの一時ファイルを作成しなくても、Bashのプロセス置換 <(command) とsortコマンドを組み合わせることで1行のコマンドで安全に結合できます。

1
# 両ファイルを1列目（-k 1,1）でソートしながらそのまま join に渡す
2
$ join <(LC_ALL=C sort -k 1,1 unsorted1.txt) <(LC_ALL=C sort -k 1,1 unsorted2.txt)
3
001 alice sales
4
002 bob dev

ここで実務上の重要なポイントが2つあります。

1. sort には -n（数値ソート）を付けない: join コマンドはキーを数値ではなく**文字列（辞書順）**として比較します。sort -n で数値順に並べると（例: 2 の後に 10 が来る）、辞書順（10 の後に 2 が来る）を期待する join 側でソート順エラーになります。
2. LC_ALL=C と -k <列>,<列> を明示する: 環境のロケール設定による並び順のズレを防ぐため、LC_ALL=C を付けてバイト値順に統一し、sort -k 1,1 のように結合キーの列のみをソート基準に指定すると確実です（CSVの場合は LC_ALL=C sort -t ',' -k 1,1）。
3. --nocheck-order でエラーを隠さない: join にはソート順のチェックを無効化する --nocheck-order オプションがありますが、これを指定してもエラー表示が消えるだけで、未ソートの行（先ほどの例では 001 alice）は結合されずに欠落します。必ず事前に sort を行ってください。

まとめ：joinコマンドでキーを基準にしたファイル結合を効率化しよう

本記事では、Linuxの join コマンドによる共通キーを基準としたファイル結合の方法と、実務での注意点を解説しました。

記事の要点を以下にまとめます。

• join コマンドは、2つのファイルの共通キー（デフォルトは1列目）を照合して横方向に内部結合する。
• -a オプションで一致しない行も含めた外部結合ができ、-v オプションを使えば片方のファイルにしか存在しない不一致行だけを抽出できる。
• CSVファイルを結合する際は -t ',' を指定し、1行目が見出しの場合は --header を併用する。
• 入力ファイルは事前に結合キーの**辞書順（文字列順）**でソートされている必要があり、join <(LC_ALL=C sort -k 1,1 file1) <(LC_ALL=C sort -k 1,1 file2) のようにプロセス置換を使うと一時ファイルなしで安全に結合できる。

行番号順の単純結合を行う paste コマンドや、ほかのテキスト検索・加工コマンドとの組み合わせについては、Linuxのテキスト処理・検索コマンドの使い方まとめもあわせて参考にしてください。

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この記事を書いた人

Z (ITナレッジライフ)

現役のITエンジニア。Linux、プログラミング、IT用語など、日々の業務で得た「痒いところに手が届く」技術情報を発信しています。

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