হাফম্যান অ্যালগরিদমের সাথে ডেটা কম্প্রেশন

প্রবেশ

এই নিবন্ধে, আমি সুপরিচিত হাফম্যান অ্যালগরিদম, সেইসাথে ডেটা সংকোচনে এর প্রয়োগ সম্পর্কে কথা বলব।

ফলস্বরূপ, আমরা একটি সাধারণ আর্কাইভার লিখব। এই ইতিমধ্যে হয়েছে Habré নিবন্ধ, কিন্তু বাস্তব বাস্তবায়ন ছাড়াই। বর্তমান পোস্টের তাত্ত্বিক উপাদান স্কুল কম্পিউটার বিজ্ঞান পাঠ এবং রবার্ট লাফোরেটের বই "জাভাতে ডেটা স্ট্রাকচার এবং অ্যালগরিদম" থেকে নেওয়া হয়েছে। সুতরাং, সবকিছু কাটা অধীনে!

একটু প্রতিফলন

একটি সাধারণ পাঠ্য ফাইলে, একটি অক্ষর 8 বিট (ASCII এনকোডিং) বা 16 (ইউনিকোড এনকোডিং) দিয়ে এনকোড করা হয়। পরবর্তী, আমরা ASCII এনকোডিং বিবেচনা করব। উদাহরণ স্বরূপ, স্ট্রিং s1 = "SUSIE বলে IT IS EASYn"। মোট, লাইনটিতে 22টি অক্ষর রয়েছে, অবশ্যই, স্পেস এবং নতুন লাইনের অক্ষর - 'n' সহ। এই লাইনের ফাইলটির ওজন হবে 22*8 = 176 বিট। প্রশ্নটি অবিলম্বে উঠছে: 8টি অক্ষর এনকোড করতে সমস্ত 1 বিট ব্যবহার করা কি যুক্তিসঙ্গত? আমরা সমস্ত ASCII অক্ষর ব্যবহার করি না। এমনকি যদি সেগুলিও হয়, তাহলে সবচেয়ে বেশি ঘনঘন অক্ষর - S - সবচেয়ে সংক্ষিপ্ততম কোড দেওয়া আরও যুক্তিসঙ্গত হবে এবং সবচেয়ে বিরল অক্ষরের জন্য - T (বা U, বা 'n') - কোডটিকে আরও খাঁটি দিন। এটি হল হাফম্যান অ্যালগরিদম: আপনাকে সেরা এনকোডিং বিকল্পটি খুঁজে বের করতে হবে, যেখানে ফাইলটি সর্বনিম্ন ওজনের হবে। এটি বেশ স্বাভাবিক যে বিভিন্ন অক্ষরের বিভিন্ন কোড দৈর্ঘ্য থাকবে - এটি অ্যালগরিদমের ভিত্তি।

কোডিং

কেন 'S' অক্ষরটিকে একটি কোড দেবেন না, উদাহরণস্বরূপ, 1 বিট দীর্ঘ: 0 বা 1। এটি 1 হতে দিন। তারপর দ্বিতীয় সর্বাধিক ঘটে যাওয়া অক্ষর - ' ' (স্পেস) - আমরা 0 দেব। কল্পনা করুন, আপনি শুরু করেছেন আপনার বার্তাটি ডিকোড করুন - এনকোড করা স্ট্রিং s1 - এবং আপনি দেখতে পাচ্ছেন যে কোডটি 1 দিয়ে শুরু হয়েছে। তাই, কি করতে হবে: এটি কি S অক্ষর, নাকি এটি অন্য কোন অক্ষর, যেমন A? অতএব, একটি গুরুত্বপূর্ণ নিয়ম দেখা দেয়:

কোনো কোড অন্যের উপসর্গ হতে হবে না

এই নিয়মটি অ্যালগরিদমের চাবিকাঠি। অতএব, কোড তৈরি একটি ফ্রিকোয়েন্সি টেবিল দিয়ে শুরু হয়, যা প্রতিটি প্রতীকের ফ্রিকোয়েন্সি (সংঘটনের সংখ্যা) নির্দেশ করে:

সর্বাধিক সংঘটন সহ অক্ষরগুলি সবচেয়ে কমগুলির সাথে এনকোড করা উচিত৷ সম্ভব বিট সংখ্যা। আমি সম্ভাব্য কোড টেবিলগুলির একটির উদাহরণ দেব:

সুতরাং এনকোড করা বার্তাটি এইরকম দেখাবে:

10 01111 10 110 1111 00 10 010 1110 10 00 110 0110 00 110 10 00 1111 010 10 1110 01110

আমি প্রতিটি অক্ষরের কোড একটি স্পেস দিয়ে আলাদা করেছি। এটি একটি সংকুচিত ফাইলে সত্যিই ঘটবে না!
প্রশ্ন উঠছে: এই রুকি কীভাবে একটি কোড নিয়ে এসেছেন কীভাবে একটি কোড টেবিল তৈরি করবেন? এই নীচে আলোচনা করা হবে.

একটি হাফম্যান গাছ নির্মাণ

এখানেই বাইনারি অনুসন্ধান গাছ উদ্ধারে আসে। চিন্তা করবেন না, আপনার এখানে অনুসন্ধান, সন্নিবেশ করা এবং মুছে ফেলার পদ্ধতির প্রয়োজন হবে না। এখানে জাভাতে গাছের কাঠামো রয়েছে:

public class Node {
    private int frequence;
    private char letter;
    private Node leftChild;
    private Node rightChild;
    ...
}

class BinaryTree {
    private Node root;

    public BinaryTree() {
        root = new Node();
    }
    public BinaryTree(Node root) {
        this.root = root;
    }
    ...
}

এটি সম্পূর্ণ কোড নয়, সম্পূর্ণ কোডটি নীচে থাকবে।

এখানে একটি গাছ নির্মাণের জন্য অ্যালগরিদম:

1. বার্তা থেকে প্রতিটি অক্ষরের জন্য একটি নোড অবজেক্ট তৈরি করুন (লাইন s1)। আমাদের ক্ষেত্রে, 9টি নোড (নোড অবজেক্ট) থাকবে। প্রতিটি নোড দুটি ডেটা ক্ষেত্র নিয়ে গঠিত: প্রতীক এবং ফ্রিকোয়েন্সি
2. প্রতিটি নোড নোডের জন্য একটি ট্রি অবজেক্ট (বাইনারী ট্রি) তৈরি করুন। নোডটি গাছের মূলে পরিণত হয়।
3. এই গাছগুলিকে অগ্রাধিকার সারিতে ঢোকান। ফ্রিকোয়েন্সি যত কম, অগ্রাধিকার তত বেশি। সুতরাং, নিষ্কাশন করার সময়, সর্বনিম্ন ফ্রিকোয়েন্সি সহ গাছটি সর্বদা নির্বাচন করা হয়।

এর পরে, আপনাকে চক্রাকারে নিম্নলিখিতগুলি করতে হবে:

1. অগ্রাধিকার সারি থেকে দুটি গাছ পুনরুদ্ধার করুন এবং তাদের একটি নতুন নোডের সন্তান করুন (একটি অক্ষর ছাড়াই একটি নতুন তৈরি নোড)। নতুন নোডের ফ্রিকোয়েন্সি দুটি বংশধর গাছের ফ্রিকোয়েন্সির যোগফলের সমান।
2. এই নোডের জন্য, এই নোডে মূলযুক্ত একটি গাছ তৈরি করুন। এই গাছটিকে আবার অগ্রাধিকার সারিতে ঢোকান। (যেহেতু গাছটির একটি নতুন ফ্রিকোয়েন্সি রয়েছে, এটি সম্ভবত সারিতে একটি নতুন জায়গায় প্রবেশ করবে)
3. ধাপ 1 এবং 2 চালিয়ে যান যতক্ষণ না একটি গাছ সারিতে বাকি থাকে - হাফম্যান গাছ

লাইন s1-এ এই অ্যালগরিদমটি বিবেচনা করুন:

এখানে "lf" (লাইনফিড) চিহ্নটি একটি নতুন লাইনকে বোঝায়, "sp" (স্পেস) একটি স্পেস।

আর কি হবে?

আমরা হাফম্যান গাছ পেয়েছি। ঠিক আছে. এবং এটা দিয়ে কি করতে হবে? তারা এটি বিনামূল্যে নেবে না এবং তারপর, আপনাকে গাছের মূল থেকে পাতা পর্যন্ত সমস্ত সম্ভাব্য পথ খুঁজে বের করতে হবে। আমরা একটি প্রান্ত 0 লেবেল করতে সম্মত যদি এটি বাম সন্তানের দিকে নিয়ে যায় এবং 1 যদি এটি ডানদিকে নিয়ে যায়। কঠোরভাবে বলতে গেলে, এই স্বরলিপিতে, অক্ষর কোড হল গাছের শিকড় থেকে পাতা পর্যন্ত এই একই অক্ষর সম্বলিত পথ।

এইভাবে, কোড টেবিল পরিণত. মনে রাখবেন যে যদি আমরা এই টেবিলটি বিবেচনা করি তবে আমরা প্রতিটি অক্ষরের "ওজন" সম্পর্কে উপসংহারে আসতে পারি - এটি তার কোডের দৈর্ঘ্য। তারপর, সংকুচিত আকারে, উত্স ফাইলটির ওজন হবে: 2 * 3 + 2 * 4 + 3 * 3 + 6 * 2 + 1 * 4 + 1 * 5 + 2 * 4 + 4 * 2 + 1 * 5 = 65 বিট . প্রথমে এটির ওজন ছিল 176 বিট। অতএব, আমরা এটিকে 176/65 = 2.7 গুণ কমিয়েছি! কিন্তু এটা একটা ইউটোপিয়া। এই ধরনের অনুপাত প্রাপ্ত করার সম্ভাবনা কম। কেন? এই বিষয়ে একটু পরে আলোচনা করা হবে।

ডিকোডিং

ওয়েল, সম্ভবত সহজ জিনিস বাকি ডিকোডিং হয়. আমি মনে করি আপনারা অনেকেই অনুমান করেছেন যে এটি কীভাবে এনকোড করা হয়েছিল সে সম্পর্কে কোনও ইঙ্গিত ছাড়াই একটি সংকুচিত ফাইল তৈরি করা অসম্ভব - আমরা এটিকে ডিকোড করতে সক্ষম হব না! হ্যাঁ, হ্যাঁ, এটি উপলব্ধি করা আমার পক্ষে কঠিন ছিল, তবে আমাকে একটি কম্প্রেশন টেবিলের সাথে একটি পাঠ্য ফাইল table.txt তৈরি করতে হবে:

01110
 00
A010
E1111
I110
S10
T0110
U01111
Y1110

'ক্যারেক্টার' "ক্যারেক্টার কোড" ফর্মে টেবিল এন্ট্রি। 01110 চিহ্ন ছাড়া কেন? প্রকৃতপক্ষে, এটি একটি প্রতীকের সাথে, শুধুমাত্র জাভা সরঞ্জামগুলি যা আমি একটি ফাইলে আউটপুট করার সময় ব্যবহার করি, নিউলাইন অক্ষর - 'n' - একটি নতুন লাইনে রূপান্তরিত হয় (এটি যতই বোকা লাগুক না কেন)। অতএব, উপরের খালি লাইনটি কোড 01110-এর জন্য অক্ষর। কোড 00-এর জন্য, অক্ষরটি লাইনের শুরুতে একটি স্পেস। আমাকে এখনই বলতে হবে যে টেবিল সংরক্ষণের এই পদ্ধতিটি আমাদের খান সহগের জন্য সবচেয়ে অযৌক্তিক বলে দাবি করতে পারে। তবে এটি বোঝা এবং বাস্তবায়ন করা সহজ। আমি অপ্টিমাইজেশান সম্পর্কে মন্তব্য আপনার সুপারিশ শুনতে খুশি হবে.

এই টেবিলের সাহায্যে, এটি ডিকোড করা খুব সহজ। আসুন মনে রাখবেন এনকোডিং তৈরি করার সময় আমরা কোন নিয়ম দ্বারা পরিচালিত হয়েছিলাম:

কোনো কোড অন্যের উপসর্গ হতে হবে না

এখানে এটি একটি সুবিধাজনক ভূমিকা পালন করে। আমরা পর্যায়ক্রমে বিট বিট পড়ি, এবং যত তাড়াতাড়ি ফলাফল স্ট্রিং d, রিড বিট সমন্বিত, অক্ষর অক্ষরের সাথে সম্পর্কিত এনকোডিংয়ের সাথে মেলে, আমরা অবিলম্বে জানি যে অক্ষর অক্ষরটি (এবং শুধুমাত্র এটি!) এনকোড করা হয়েছিল। এর পরে, আমরা ডিকোড স্ট্রিং (ডিকোড করা বার্তা ধারণকারী স্ট্রিং) এ অক্ষর লিখি, d স্ট্রিং পুনরায় সেট করি এবং এনকোড করা ফাইলটি আরও পড়ি।

বাস্তবায়ন

এটি একটি আর্কাইভার লিখে আমার কোড অপমান করার সময়. আসুন একে কম্প্রেসার বলি।

নতুন করে শুরু কর. প্রথমত, আমরা নোড ক্লাস লিখি:

public class Node {
    private int frequence;//частота
    private char letter;//буква
    private Node leftChild;//левый потомок
    private Node rightChild;//правый потомок

   

    public Node(char letter, int frequence) { //собственно, конструктор
        this.letter = letter;
        this.frequence = frequence;
    }

    public Node() {}//перегрузка конструтора для безымянных узлов(см. выше в разделе о построении дерева Хаффмана)
    public void addChild(Node newNode) {//добавить потомка
        if (leftChild == null)//если левый пустой=> правый тоже=> добавляем в левый
            leftChild = newNode;
        else {
            if (leftChild.getFrequence() <= newNode.getFrequence()) //в общем, левым потомком
                rightChild = newNode;//станет тот, у кого меньше частота
            else {
                rightChild = leftChild;
                leftChild = newNode;
            }
        }

        frequence += newNode.getFrequence();//итоговая частота
    }

    public Node getLeftChild() {
        return leftChild;
    }

    public Node getRightChild() {
        return rightChild;
    }

    public int getFrequence() {
        return frequence;
    }

    public char getLetter() {
        return letter;
    }

    public boolean isLeaf() {//проверка на лист
        return leftChild == null && rightChild == null;
    }
}

এখন গাছ:

class BinaryTree {
    private Node root;

    public BinaryTree() {
        root = new Node();
    }

    public BinaryTree(Node root) {
        this.root = root;
    }

    public int getFrequence() {
        return root.getFrequence();
    }

    public Node getRoot() {
        return root;
    }
}

অগ্রাধিকার সারি:

import java.util.ArrayList;//да-да, очередь будет на базе списка

class PriorityQueue {
    private ArrayList<BinaryTree> data;//список очереди
    private int nElems;//кол-во элементов в очереди

    public PriorityQueue() {
        data = new ArrayList<BinaryTree>();
        nElems = 0;
    }

    public void insert(BinaryTree newTree) {//вставка
        if (nElems == 0)
            data.add(newTree);
        else {
            for (int i = 0; i < nElems; i++) {
                if (data.get(i).getFrequence() > newTree.getFrequence()) {//если частота вставляемого дерева меньше 
                    data.add(i, newTree);//чем част. текущего, то cдвигаем все деревья на позициях справа на 1 ячейку                   
                    break;//затем ставим новое дерево на позицию текущего
                }
                if (i == nElems - 1) 
                    data.add(newTree);
            }
        }
        nElems++;//увеличиваем кол-во элементов на 1
    }

    public BinaryTree remove() {//удаление из очереди
        BinaryTree tmp = data.get(0);//копируем удаляемый элемент
        data.remove(0);//собственно, удаляем
        nElems--;//уменьшаем кол-во элементов на 1
        return tmp;//возвращаем удаленный элемент(элемент с наименьшей частотой)
    }
}

যে শ্রেণীটি হাফম্যান গাছ তৈরি করে:

public class HuffmanTree {
    private final byte ENCODING_TABLE_SIZE = 127;//длина кодировочной таблицы
    private String myString;//сообщение
    private BinaryTree huffmanTree;//дерево Хаффмана
    private int[] freqArray;//частотная таблица
    private String[] encodingArray;//кодировочная таблица


    //----------------constructor----------------------
    public HuffmanTree(String newString) {
        myString = newString;

        freqArray = new int[ENCODING_TABLE_SIZE];
        fillFrequenceArray();

        huffmanTree = getHuffmanTree();

        encodingArray = new String[ENCODING_TABLE_SIZE];
        fillEncodingArray(huffmanTree.getRoot(), "", "");
    }

    //--------------------frequence array------------------------
    private void fillFrequenceArray() {
        for (int i = 0; i < myString.length(); i++) {
            freqArray[(int)myString.charAt(i)]++;
        }
    }

    public int[] getFrequenceArray() {
        return freqArray;
    }

    //------------------------huffman tree creation------------------
    private BinaryTree getHuffmanTree() {
        PriorityQueue pq = new PriorityQueue();
        //алгоритм описан выше
        for (int i = 0; i < ENCODING_TABLE_SIZE; i++) {
            if (freqArray[i] != 0) {//если символ существует в строке
                Node newNode = new Node((char) i, freqArray[i]);//то создать для него Node
                BinaryTree newTree = new BinaryTree(newNode);//а для Node создать BinaryTree
                pq.insert(newTree);//вставить в очередь
            }
        }

        while (true) {
            BinaryTree tree1 = pq.remove();//извлечь из очереди первое дерево.

            try {
                BinaryTree tree2 = pq.remove();//извлечь из очереди второе дерево

                Node newNode = new Node();//создать новый Node
                newNode.addChild(tree1.getRoot());//сделать его потомками два извлеченных дерева
                newNode.addChild(tree2.getRoot());

                pq.insert(new BinaryTree(newNode);
            } catch (IndexOutOfBoundsException e) {//осталось одно дерево в очереди
                return tree1;
            }
        }
    }

    public BinaryTree getTree() {
        return huffmanTree;
    }

    //-------------------encoding array------------------
    void fillEncodingArray(Node node, String codeBefore, String direction) {//заполнить кодировочную таблицу
        if (node.isLeaf()) {
            encodingArray[(int)node.getLetter()] = codeBefore + direction;
        } else {
            fillEncodingArray(node.getLeftChild(), codeBefore + direction, "0");
            fillEncodingArray(node.getRightChild(), codeBefore + direction, "1");
        }
    }

    String[] getEncodingArray() {
        return encodingArray;
    }

    public void displayEncodingArray() {//для отладки
        fillEncodingArray(huffmanTree.getRoot(), "", "");

        System.out.println("======================Encoding table====================");
        for (int i = 0; i < ENCODING_TABLE_SIZE; i++) {
            if (freqArray[i] != 0) {
                System.out.print((char)i + " ");
                System.out.println(encodingArray[i]);
            }
        }
        System.out.println("========================================================");
    }
    //-----------------------------------------------------
    String getOriginalString() {
        return myString;
    }
}

যে শ্রেণীতে এনকোড/ডিকোড রয়েছে:

public class HuffmanOperator {
    private final byte ENCODING_TABLE_SIZE = 127;//длина таблицы
    private HuffmanTree mainHuffmanTree;//дерево Хаффмана (используется только для сжатия)
    private String myString;//исходное сообщение
    private int[] freqArray;//частотаная таблица
    private String[] encodingArray;//кодировочная таблица
    private double ratio;//коэффициент сжатия 


    public HuffmanOperator(HuffmanTree MainHuffmanTree) {//for compress
        this.mainHuffmanTree = MainHuffmanTree;

        myString = mainHuffmanTree.getOriginalString();

        encodingArray = mainHuffmanTree.getEncodingArray();

        freqArray = mainHuffmanTree.getFrequenceArray();
    }

    public HuffmanOperator() {}//for extract;

    //---------------------------------------compression-----------------------------------------------------------
    private String getCompressedString() {
        String compressed = "";
        String intermidiate = "";//промежуточная строка(без добавочных нулей)
        //System.out.println("=============================Compression=======================");
        //displayEncodingArray();
        for (int i = 0; i < myString.length(); i++) {
            intermidiate += encodingArray[myString.charAt(i)];
        }
        //Мы не можем писать бит в файл. Поэтому нужно сделать длину сообщения кратной 8=>
        //нужно добавить нули в конец(можно 1, нет разницы)
        byte counter = 0;//количество добавленных в конец нулей (байта в полне хватит: 0<=counter<8<127)
        for (int length = intermidiate.length(), delta = 8 - length % 8; 
        		counter < delta ; counter++) {//delta - количество добавленных нулей
            intermidiate += "0";
        }
        
        //склеить кол-во добавочных нулей в бинарном предаствлении и промежуточную строку 
        compressed = String.format("%8s", Integer.toBinaryString(counter & 0xff)).replace(" ", "0") + intermidiate;
        		
        //идеализированный коэффициент
        setCompressionRatio();
        //System.out.println("===============================================================");
        return compressed;
    }
    
    private void setCompressionRatio() {//посчитать идеализированный коэффициент 
        double sumA = 0, sumB = 0;//A-the original sum
        for (int i = 0; i < ENCODING_TABLE_SIZE; i++) {
            if (freqArray[i] != 0) {
                sumA += 8 * freqArray[i];
                sumB += encodingArray[i].length() * freqArray[i];
            }
        }
        ratio = sumA / sumB;
    }

    public byte[] getBytedMsg() {//final compression
        StringBuilder compressedString = new StringBuilder(getCompressedString());
        byte[] compressedBytes = new byte[compressedString.length() / 8];
        for (int i = 0; i < compressedBytes.length; i++) {
                compressedBytes[i] = (byte) Integer.parseInt(compressedString.substring(i * 8, (i + 1) * 8), 2);
        }
        return compressedBytes;
    }
    //---------------------------------------end of compression----------------------------------------------------------------
    //------------------------------------------------------------extract-----------------------------------------------------
    public String extract(String compressed, String[] newEncodingArray) {
        String decompressed = "";
        String current = "";
        String delta = "";
        encodingArray = newEncodingArray;
        
        //displayEncodingArray();
        //получить кол-во вставленных нулей
        for (int i = 0; i < 8; i++) 
        	delta += compressed.charAt(i);
        int ADDED_ZEROES = Integer.parseInt(delta, 2);
       
        for (int i = 8, l = compressed.length() - ADDED_ZEROES; i < l; i++) {
            //i = 8, т.к. первым байтом у нас идет кол-во вставленных нулей
            current += compressed.charAt(i);
            for (int j = 0; j < ENCODING_TABLE_SIZE; j++) {
                if (current.equals(encodingArray[j])) {//если совпало
                    decompressed += (char)j;//то добавляем элемент
                    current = "";//и обнуляем текущую строку
                }
            }
        }

        return decompressed;
    }

    public String getEncodingTable() {
        String enc = "";
    	for (int i = 0; i < encodingArray.length; i++) {
        	if (freqArray[i] != 0) 
        		enc += (char)i + encodingArray[i] + 'n';
        }
    	return enc;
    }

    public double getCompressionRatio() {
        return ratio;
    }


    public void displayEncodingArray() {//для отладки
        System.out.println("======================Encoding table====================");
        for (int i = 0; i < ENCODING_TABLE_SIZE; i++) {
            //if (freqArray[i] != 0) {
                System.out.print((char)i + " ");
                System.out.println(encodingArray[i]);
            //}
        }
        System.out.println("========================================================");
    }
    }

একটি ক্লাস যা একটি ফাইলে লেখার সুবিধা দেয়:

import java.io.File;
import java.io.PrintWriter;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.Closeable;

public class FileOutputHelper implements Closeable {
    private File outputFile;
    private FileOutputStream fileOutputStream;

    public FileOutputHelper(File file) throws FileNotFoundException {
        outputFile = file;
        fileOutputStream = new FileOutputStream(outputFile);
    }

    public void writeByte(byte msg) throws IOException {
        fileOutputStream.write(msg);
    }

    public void writeBytes(byte[] msg) throws IOException {
        fileOutputStream.write(msg);
    }

    public void writeString(String msg) {
    	try (PrintWriter pw = new PrintWriter(outputFile)) {
    		pw.write(msg);
    	} catch (FileNotFoundException e) {
    		System.out.println("Неверный путь, или такого файла не существует!");
    	}
    }

    @Override
    public void close() throws IOException {
        fileOutputStream.close();
    }

    public void finalize() throws IOException {
        close();
    }
}

একটি ক্লাস যা একটি ফাইল থেকে পড়ার সুবিধা দেয়:

import java.io.FileInputStream;
import java.io.EOFException;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.Closeable;
import java.io.File;
import java.io.IOException;

public class FileInputHelper implements Closeable {
	private FileInputStream fileInputStream;
	private BufferedReader fileBufferedReader;
	
	public FileInputHelper(File file) throws IOException {
		fileInputStream = new FileInputStream(file);
		fileBufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(fileInputStream));
	}
	
	
    public byte readByte() throws IOException {
    	int cur = fileInputStream.read();
    	if (cur == -1)//если закончился файл
    		throw new EOFException();
    	return (byte)cur;
    }
    
    public String readLine() throws IOException {
    	return fileBufferedReader.readLine();
    }
    
    @Override
    public void close() throws IOException{
    	fileInputStream.close();
    }
}

ভাল, এবং প্রধান ক্লাস:

import java.io.File;
import java.nio.charset.MalformedInputException;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.NoSuchFileException;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.List;
import java.io.EOFException;
public class Main {
	private static final byte ENCODING_TABLE_SIZE = 127;
	
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        try {//указываем инструкцию с помощью аргументов командной строки
            if (args[0].equals("--compress") || args[0].equals("-c"))
                compress(args[1]);
            else if ((args[0].equals("--extract") || args[0].equals("-x"))
            		&& (args[2].equals("--table") || args[2].equals("-t"))) {
            	extract(args[1], args[3]);
            }
            else
                throw new IllegalArgumentException();
        } catch (ArrayIndexOutOfBoundsException | IllegalArgumentException e) {
            System.out.println("Неверный формат ввода аргументов ");
            System.out.println("Читайте Readme.txt");
            e.printStackTrace();
        }
    }

	public static void compress(String stringPath) throws IOException {
        List<String> stringList;
        File inputFile = new File(stringPath);
        String s = "";
        File compressedFile, table;
        
        try {
            stringList = Files.readAllLines(Paths.get(inputFile.getAbsolutePath()));
        } catch (NoSuchFileException e) {
            System.out.println("Неверный путь, или такого файла не существует!");
            return;
        } catch (MalformedInputException e) {
        	System.out.println("Текущая кодировка файла не поддерживается");
        	return;
        }

        for (String item : stringList) {
            s += item;
            s += 'n';
        }

        HuffmanOperator operator = new HuffmanOperator(new HuffmanTree(s));

        compressedFile = new File(inputFile.getAbsolutePath() + ".cpr");
        compressedFile.createNewFile();
        try (FileOutputHelper fo = new FileOutputHelper(compressedFile)) {
        	fo.writeBytes(operator.getBytedMsg());
        }
        //create file with encoding table:
        
        table = new File(inputFile.getAbsolutePath() + ".table.txt");
        table.createNewFile();
        try (FileOutputHelper fo = new FileOutputHelper(table)) {
        	fo.writeString(operator.getEncodingTable());
        }
        
        System.out.println("Путь к сжатому файлу: " + compressedFile.getAbsolutePath());
        System.out.println("Путь к кодировочной таблице " + table.getAbsolutePath());
        System.out.println("Без таблицы файл будет невозможно извлечь!");
        
        double idealRatio = Math.round(operator.getCompressionRatio() * 100) / (double) 100;//идеализированный коэффициент
        double realRatio = Math.round((double) inputFile.length() 
        		/ ((double) compressedFile.length() + (double) table.length()) * 100) / (double)100;//настоящий коэффициент
        
        System.out.println("Идеализированный коэффициент сжатия равен " + idealRatio);
        System.out.println("Коэффициент сжатия с учетом кодировочной таблицы " + realRatio);
    }

    public static void extract(String filePath, String tablePath) throws FileNotFoundException, IOException {
        HuffmanOperator operator = new HuffmanOperator();
        File compressedFile = new File(filePath),
        	 tableFile = new File(tablePath),
        	 extractedFile = new File(filePath + ".xtr");
        String compressed = "";
        String[] encodingArray = new String[ENCODING_TABLE_SIZE];
        //read compressed file
        //!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!check here:
        try (FileInputHelper fi = new FileInputHelper(compressedFile)) {
        	byte b;
        	while (true) {
        		b = fi.readByte();//method returns EOFException
        		compressed += String.format("%8s", Integer.toBinaryString(b & 0xff)).replace(" ", "0");
        	}
        } catch (EOFException e) {
        	
        }
        
        //--------------------
        
        //read encoding table:
        try (FileInputHelper fi = new FileInputHelper(tableFile)) {
        	fi.readLine();//skip first empty string
        	encodingArray[(byte)'n'] = fi.readLine();//read code for 'n'
        	while (true) {
        		String s = fi.readLine();
        		if (s == null)
        			throw new EOFException();
        		encodingArray[(byte)s.charAt(0)] = s.substring(1, s.length());        		
        	}
        } catch (EOFException ignore) {}
        
        extractedFile.createNewFile();
        //extract:
		try (FileOutputHelper fo = new FileOutputHelper(extractedFile)) {
			fo.writeString(operator.extract(compressed, encodingArray));
		}
		
		System.out.println("Путь к распакованному файлу " + extractedFile.getAbsolutePath());
    }
}

আপনাকে readme.txt নির্দেশাবলী দিয়ে ফাইলটি লিখতে হবে 🙂

উপসংহার

আমি অনুমান যে আমি সব বলতে চেয়েছিলেন. কোড, অ্যালগরিদম, সাধারণভাবে, যে কোনও অপ্টিমাইজেশানের উন্নতিতে আমার অযোগ্যতা সম্পর্কে আপনার যদি কিছু বলার থাকে তবে নির্দ্বিধায় লিখুন। যদি আমি কিছু ব্যাখ্যা না করে থাকি তবে দয়া করে লিখুন। আমি মন্তব্যে আপনার কাছ থেকে শুনতে চাই!

দ্রষ্টব্য

হ্যাঁ, হ্যাঁ, আমি এখনও এখানে আছি, কারণ আমি সহগ সম্পর্কে ভুলে যাইনি। স্ট্রিং s1-এর জন্য, এনকোডিং টেবিলের ওজন 48 বাইট - মূল ফাইলের চেয়ে অনেক বেশি, এবং তারা অতিরিক্ত শূন্যের কথা ভুলে যায়নি (যোগ করা শূন্যের সংখ্যা 7) => কম্প্রেশন অনুপাত একের কম হবে: 176 /(65 + 48*8 + 7) = 0.38। আপনি যদি এটিও লক্ষ্য করেন, তবে আপনার মুখের মধ্যে নয়। হ্যাঁ, এই বাস্তবায়ন ছোট ফাইলের জন্য অত্যন্ত অদক্ষ হবে। কিন্তু বড় ফাইলের কি হবে? ফাইলের আকার এনকোডিং টেবিলের আকারের চেয়ে অনেক বড়। এখানেই অ্যালগরিদম যেমন কাজ করে! উদাহরণস্বরূপ, জন্য ফাউস্টের মনোলোগ আর্কাইভার 1.46 এর সমান একটি বাস্তব (আদর্শিত নয়) সহগ দেয় - প্রায় দেড় গুণ! এবং হ্যাঁ, ফাইলটি ইংরেজিতে হওয়ার কথা ছিল।

উত্স: www.habr.com