การเข้า
ในบทความนี้ ฉันจะพูดถึงอัลกอริธึม Huffman ที่รู้จักกันดีตลอดจนการประยุกต์ใช้ในการบีบอัดข้อมูล
ด้วยเหตุนี้เราจะเขียนโปรแกรมเก็บถาวรแบบง่าย เรื่องนี้เกิดขึ้นแล้ว แต่ไม่มีการปฏิบัติจริง เนื้อหาทางทฤษฎีของโพสต์ปัจจุบันนำมาจากบทเรียนวิทยาการคอมพิวเตอร์ของโรงเรียนและหนังสือ "โครงสร้างข้อมูลและอัลกอริทึมใน Java" ของ Robert Laforet ดังนั้น ทุกอย่างก็อยู่ในขั้นตอน!
ภาพสะท้อนเล็กน้อย
ในไฟล์ข้อความปกติ อักขระหนึ่งตัวจะถูกเข้ารหัสด้วย 8 บิต (การเข้ารหัส ASCII) หรือ 16 (การเข้ารหัส Unicode) ต่อไปเราจะพิจารณาการเข้ารหัส ASCII ตัวอย่างเช่น ใช้สตริง s1 = "SUSIE SAYS IT IS EASYn" โดยรวมแล้วมีอักขระทั้งหมด 22 ตัวในบรรทัด ซึ่งรวมถึงการเว้นวรรคและอักขระขึ้นบรรทัดใหม่ - 'n' ไฟล์ที่มีบรรทัดนี้จะมีน้ำหนัก 22*8 = 176 บิต คำถามเกิดขึ้นทันที: มีเหตุผลไหมที่จะใช้ทั้ง 8 บิตในการเข้ารหัส 1 อักขระ? เราไม่ได้ใช้อักขระ ASCII ทั้งหมด แม้ว่าจะเป็นเช่นนั้นก็ตาม ก็คงจะมีเหตุผลมากกว่าถ้าจะให้ตัวอักษรที่ใช้บ่อยที่สุด - S - รหัสที่สั้นที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ และสำหรับตัวอักษรที่หายากที่สุด - T (หรือ U หรือ 'n') - ให้รหัสที่น่าเชื่อถือมากขึ้น นี่คืออัลกอริทึมของ Huffman: คุณต้องค้นหาตัวเลือกการเข้ารหัสที่ดีที่สุด ซึ่งไฟล์จะมีน้ำหนักขั้นต่ำ เป็นเรื่องปกติที่อักขระที่แตกต่างกันจะมีความยาวโค้ดต่างกัน ซึ่งเป็นพื้นฐานของอัลกอริทึม
การเข้ารหัส
ทำไมไม่ให้รหัสอักขระ 'S' เช่น ยาว 1 บิต: 0 หรือ 1 ปล่อยให้เป็น 1 จากนั้นอักขระที่เกิดขึ้นมากที่สุดเป็นอันดับสอง - ' ' (ช่องว่าง) - เราจะให้ 0 ลองนึกภาพคุณเริ่ม ถอดรหัสข้อความของคุณ - สตริงที่เข้ารหัส s1 - และคุณเห็นว่าโค้ดขึ้นต้นด้วย 1 แล้วต้องทำอย่างไร: มันเป็นอักขระ S หรือเป็นอักขระอื่น เช่น A? ดังนั้นจึงมีกฎสำคัญเกิดขึ้น:
ไม่มีรหัสใดจะต้องเป็นคำนำหน้าของรหัสอื่น
กฎข้อนี้เป็นกุญแจสำคัญในอัลกอริทึม ดังนั้นการสร้างโค้ดจึงเริ่มต้นด้วยตารางความถี่ซึ่งระบุความถี่ (จำนวนครั้งที่เกิดขึ้น) ของแต่ละสัญลักษณ์:
อักขระที่มีเหตุการณ์มากที่สุดควรเข้ารหัสให้น้อยที่สุด เป็นไปได้ จำนวนบิต ฉันจะยกตัวอย่างตารางโค้ดที่เป็นไปได้รายการหนึ่ง:
ดังนั้นข้อความที่เข้ารหัสจะมีลักษณะดังนี้:
10 01111 10 110 1111 00 10 010 1110 10 00 110 0110 00 110 10 00 1111 010 10 1110 01110
ฉันแยกรหัสของอักขระแต่ละตัวด้วยการเว้นวรรค สิ่งนี้จะไม่เกิดขึ้นในไฟล์บีบอัดจริงๆ!
คำถามเกิดขึ้น: มือใหม่นี้เกิดโค้ดได้อย่างไร จะสร้างตารางโค้ดได้อย่างไร? เรื่องนี้จะมีการหารือด้านล่าง
การสร้างต้นไม้ฮัฟฟ์แมน
นี่คือจุดที่ต้นไม้ค้นหาแบบไบนารีเข้ามาช่วยเหลือ ไม่ต้องกังวล คุณไม่จำเป็นต้องค้นหา แทรก และลบวิธีการที่นี่ นี่คือโครงสร้างต้นไม้ใน java:
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;
}
...
}
นี่ไม่ใช่รหัสที่สมบูรณ์ รหัสเต็มจะอยู่ด้านล่าง
นี่คืออัลกอริทึมสำหรับการสร้างต้นไม้:
- สร้างวัตถุโหนดสำหรับอักขระแต่ละตัวจากข้อความ (บรรทัด s1) ในกรณีของเรา จะมี 9 โหนด (วัตถุโหนด) แต่ละโหนดประกอบด้วยช่องข้อมูลสองช่อง: สัญลักษณ์และความถี่
- สร้างวัตถุ Tree (BinaryTree) สำหรับแต่ละโหนดโหนด โหนดจะกลายเป็นรากของทรี
- แทรกแผนผังเหล่านี้ลงในคิวลำดับความสำคัญ ยิ่งความถี่ต่ำ ลำดับความสำคัญก็จะยิ่งสูงขึ้น ดังนั้นเมื่อทำการสกัด ต้นไม้ที่มีความถี่ต่ำสุดจะถูกเลือกเสมอ
ถัดไป คุณต้องทำสิ่งต่อไปนี้เป็นวงจร:
- ดึงต้นไม้สองต้นจากคิวลำดับความสำคัญและทำให้เป็นลูกของโหนดใหม่ (โหนดที่สร้างขึ้นใหม่โดยไม่มีตัวอักษร) ความถี่ของโหนดใหม่จะเท่ากับผลรวมของความถี่ของแผนผังลูกหลานทั้งสอง
- สำหรับโหนดนี้ ให้สร้างทรีที่รูทที่โหนดนี้ แทรกแผนผังนี้กลับเข้าไปในคิวลำดับความสำคัญ (เนื่องจากต้นไม้มีความถี่ใหม่ จึงมีแนวโน้มจะเข้าที่ใหม่ในคิว)
- ทำขั้นตอนที่ 1 และ 2 ต่อไปจนกว่าจะเหลือต้นไม้ต้นหนึ่งอยู่ในคิว - ต้น Huffman
พิจารณาอัลกอริทึมนี้ในบรรทัด s1:
ที่นี่สัญลักษณ์ "lf" (linefeed) หมายถึงขึ้นบรรทัดใหม่ "sp" (ช่องว่าง) คือช่องว่าง
ถัดไปคืออะไร
เราได้ต้นฮัฟฟ์แมนมา ตกลง. และจะทำอย่างไรกับมัน? พวกเขาจะไม่รับมันไปฟรี ๆ จากนั้น คุณต้องติดตามเส้นทางที่เป็นไปได้ทั้งหมดตั้งแต่รากไปจนถึงใบของต้นไม้ เราตกลงที่จะติดป้ายกำกับ edge 0 หากนำไปสู่ลูกด้านซ้าย และ 1 หากนำไปสู่ลูกด้านขวา พูดอย่างเคร่งครัดในสัญลักษณ์เหล่านี้ รหัสอักขระคือเส้นทางจากรากของต้นไม้ไปยังใบไม้ที่มีอักขระนี้
ดังนั้นตารางรหัสจึงปรากฏออกมา โปรดทราบว่าหากเราพิจารณาตารางนี้ เราก็สามารถสรุปเกี่ยวกับ "น้ำหนัก" ของอักขระแต่ละตัวได้ - นี่คือความยาวของโค้ด จากนั้นในรูปแบบบีบอัด ไฟล์ต้นฉบับจะมีน้ำหนัก: 2 * 3 + 2 * 4 + 3 * 3 + 6 * 2 + 1 * 4 + 1 * 5 + 2 * 4 + 4 * 2 + 1 * 5 = 65 บิต . ในตอนแรกมันมีน้ำหนัก 176 บิต เราก็เลยลดให้มากถึง 176/65 = 2.7 เท่า! แต่นี่คือยูโทเปีย ไม่น่าจะได้อัตราส่วนดังกล่าว ทำไม เรื่องนี้จะมีการหารือในภายหลัง
ถอดรหัส
บางทีสิ่งที่ง่ายที่สุดที่เหลือคือการถอดรหัส ฉันคิดว่าหลายท่านเดาว่ามันเป็นไปไม่ได้ที่จะสร้างไฟล์บีบอัดโดยไม่มีคำแนะนำเกี่ยวกับวิธีการเข้ารหัส - เราจะไม่สามารถถอดรหัสมันได้! ใช่ ใช่ มันยากสำหรับฉันที่จะตระหนักถึงสิ่งนี้ แต่ฉันต้องสร้างไฟล์ข้อความ table.txt ด้วยตารางการบีบอัด:
01110
00
A010
E1111
I110
S10
T0110
U01111
Y1110
รายการตารางในรูปแบบ 'อักขระ' "รหัสอักขระ" ทำไม 01110 ถึงไม่มีสัญลักษณ์? ในความเป็นจริงมันมีสัญลักษณ์เพียงแค่เครื่องมือจาวาที่ฉันใช้เมื่อส่งออกไปยังไฟล์อักขระขึ้นบรรทัดใหม่ - 'n' - จะถูกแปลงเป็นการขึ้นบรรทัดใหม่ (ไม่ว่ามันจะฟังดูงี่เง่าแค่ไหนก็ตาม) ดังนั้นบรรทัดว่างด้านบนจึงเป็นอักขระสำหรับรหัส 01110 สำหรับรหัส 00 อักขระคือการเว้นวรรคที่จุดเริ่มต้นของบรรทัด ฉันต้องบอกทันทีว่าวิธีการจัดเก็บตารางนี้สามารถอ้างได้ว่าเป็นวิธีที่ไม่มีเหตุผลที่สุดสำหรับค่าสัมประสิทธิ์ข่านของเรา แต่ง่ายต่อการเข้าใจและนำไปใช้ ฉันยินดีที่จะรับฟังคำแนะนำของคุณในความคิดเห็นเกี่ยวกับการเพิ่มประสิทธิภาพ
ด้วยตารางนี้ มันง่ายมากที่จะถอดรหัส โปรดจำไว้ว่ากฎใดที่เราได้รับคำแนะนำเมื่อสร้างการเข้ารหัส:
ไม่มีรหัสใดจะต้องเป็นคำนำหน้าของรหัสอื่น
นี่คือจุดที่มันมีบทบาทในการอำนวยความสะดวก เราอ่านทีละบิตตามลำดับ และทันทีที่สตริงผลลัพธ์ d ซึ่งประกอบด้วยบิตการอ่าน ตรงกับการเข้ารหัสที่สอดคล้องกับอักขระอักขระ เราจะรู้ทันทีว่าอักขระอักขระ (และมีเพียงมันเท่านั้น!) ถูกเข้ารหัส ต่อไป เราจะเขียนอักขระลงในสตริงการถอดรหัส (สตริงที่มีข้อความที่ถอดรหัสแล้ว) รีเซ็ตสตริง d และอ่านไฟล์ที่เข้ารหัสเพิ่มเติม
การดำเนินงาน
ถึงเวลาที่จะทำให้โค้ดของฉันอับอายด้วยการเขียน Archiver เรียกมันว่าคอมเพรสเซอร์
เริ่มต้นใหม่. ก่อนอื่นเราเขียนคลาส Node:
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;
}
}
ตอนนี้ต้นไม้:
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;
}
}
คิวลำดับความสำคัญ:
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)
}
}
คลาสที่สร้างแผนผัง Huffman:
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;
}
}
คลาสที่มีการเข้ารหัส/ถอดรหัส:
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("========================================================");
}
}
คลาสที่อำนวยความสะดวกในการเขียนไฟล์:
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();
}
}
คลาสที่อำนวยความสะดวกในการอ่านจากไฟล์:
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();
}
}
และคลาสหลัก:
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());
}
}
คุณจะต้องเขียนไฟล์พร้อมคำแนะนำ readme.txt ด้วยตัวเอง 🙂
ข้อสรุป
ฉันเดาว่านั่นคือทั้งหมดที่ฉันอยากจะพูด หากคุณมีสิ่งที่จะพูดเกี่ยวกับความไร้ความสามารถของฉันในการปรับปรุงโค้ด อัลกอริธึมโดยทั่วไป การเพิ่มประสิทธิภาพใด ๆ อย่าลังเลที่จะเขียน หากฉันไม่ได้อธิบายบางสิ่งบางอย่างโปรดเขียนด้วย ฉันชอบที่จะได้ยินจากคุณในความคิดเห็น!
PS
ใช่ ใช่ ฉันยังอยู่ที่นี่ เพราะฉันไม่ลืมเรื่องสัมประสิทธิ์ สำหรับสตริง s1 ตารางการเข้ารหัสมีน้ำหนัก 48 ไบต์ ซึ่งมากกว่าไฟล์ต้นฉบับมาก และพวกเขาก็ไม่ลืมเกี่ยวกับศูนย์พิเศษ (จำนวนศูนย์ที่เพิ่มคือ 7) => อัตราการบีบอัดจะน้อยกว่าหนึ่ง: 176 /(65 + 48*8 + 7) = 0.38 หากคุณสังเกตเห็นสิ่งนี้ก็แสดงว่าคุณทำเสร็จแล้ว ใช่ การใช้งานนี้จะไม่มีประสิทธิภาพอย่างมากสำหรับไฟล์ขนาดเล็ก แต่จะเกิดอะไรขึ้นกับไฟล์ขนาดใหญ่? ขนาดไฟล์มีขนาดใหญ่กว่าขนาดตารางการเข้ารหัสมาก นี่คือจุดที่อัลกอริทึมทำงานอย่างที่ควรจะเป็น! ตัวอย่างเช่นสำหรับ ผู้จัดเก็บให้ค่าสัมประสิทธิ์จริง (ไม่อุดมคติ) เท่ากับ 1.46 - เกือบหนึ่งเท่าครึ่ง! ใช่แล้ว ไฟล์นี้ควรจะเป็นภาษาอังกฤษ
ที่มา: will.com