用C语言对给定的一维数组进行压缩,编写DPCM有损数据压缩算法,包含(一阶线性预测,设定量化步长对预测误差量化,对量化的误差进行算数编码得到压缩的数据,对压缩数据用算术解码器解码,然后反量化误差,加上预测值,得到解压缩后的数据)的程序

时间: 2023-06-19 14:05:48 浏览: 99
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压缩算法,C语言编写的

下面是一份简单的DPCM有损数据压缩算法的C语言实现。它实现了一阶线性预测、设定量化步长、算术编码和算术解码器,并在压缩和解压缩时进行反量化误差和加上预测值,以得到解压缩的数据。 ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <math.h> // 宏定义一些常量 #define N 1000 // 数组大小 #define QUANTIZATION_STEP 8 // 量化步长 // 一阶线性预测,返回预测值 int linearPredict(int prev, int cur) { return prev + (cur - prev) / 2; } // 将一个整数转为二进制表示的字符串,用于算术编码 char *intToBinaryString(int n) { char *str = (char*)malloc(33); str[32] = '\0'; int i; for (i = 0; i < 32; i++) { str[31 - i] = (n & (1 << i)) ? '1' : '0'; } return str; } // 算术编码 void arithmeticEncode(int *data, int size) { int low = 0, high = 0xffffffff; int range = high - low + 1; int i; for (i = 0; i < size; i++) { int x = data[i]; int pred = (i == 0) ? 0 : data[i - 1]; int error = x - linearPredict(pred, x); int quantized = error / QUANTIZATION_STEP; int qerror = quantized * QUANTIZATION_STEP; int symbol = quantized + 128; int cum_freq = symbol - 128; int freq = 255; int lrange = low + range * cum_freq / freq; int hrange = low + range * (cum_freq + 1) / freq - 1; low = lrange; high = hrange; while (1) { if ((low >> 31) == (high >> 31)) { putchar(low >> 31); while (x > 0) { putchar(!(low >> 31)); x--; } break; } else if ((low & 0x7fffffff) >= 0x40000000 && (high & 0x7fffffff) < 0x40000000) { x++; low &= 0x3fffffff; high |= 0x40000000; } else { break; } low <<= 1; high <<= 1; high |= 1; } range = high - low + 1; } putchar(low >> 24); putchar((low >> 16) & 0xff); putchar((low >> 8) & 0xff); putchar(low & 0xff); } // 从二进制表示的字符串中读取一个整数,用于算术解码 int binaryStringToInt(char *str) { int n = 0, i; for (i = 0; i < 32; i++) { n |= ((str[31 - i] - '0') << i); } return n; } // 算术解码器 int arithmeticDecode(int *output, int size) { int low = 0, high = 0xffffffff; int range = high - low + 1; int i; for (i = 0; i < size; i++) { int cum_freq = 0; int freq = 255; while (1) { int lrange = low + range * cum_freq / freq; int hrange = low + range * (cum_freq + 1) / freq - 1; if ((low >> 31) == (high >> 31)) { break; } else if ((low & 0x7fffffff) >= 0x40000000 && (high & 0x7fffffff) < 0x40000000) { cum_freq = (cum_freq << 1) + ((output[i] == 1) ? 1 : 0); low &= 0x3fffffff; high |= 0x40000000; } else if ((low & 0x40000000) && !(high & 0x40000000)) { cum_freq = (cum_freq << 1) + 1; low &= 0x3fffffff; high |= 0x40000000; } else { break; } low <<= 1; high <<= 1; high |= 1; } int symbol = cum_freq + 128; int quantized = symbol - 128; int error = quantized * QUANTIZATION_STEP; int pred = (i == 0) ? 0 : output[i - 1]; int x = linearPredict(pred, output[i]) + error; output[i] = x; int lrange = low + range * cum_freq / freq; int hrange = low + range * (cum_freq + 1) / freq - 1; low = lrange; high = hrange; range = high - low + 1; } return output[size - 1]; } int main(void) { int data[N]; int i; for (i = 0; i < N; i++) { data[i] = rand() % 256; } printf("Original data:\n"); for (i = 0; i < N; i++) { printf("%d ", data[i]); } putchar('\n'); arithmeticEncode(data, N); putchar('\n'); int decoded[N]; int last = arithmeticDecode(decoded, N); printf("Decoded data:\n"); for (i = 0; i < N; i++) { printf("%d ", decoded[i]); } putchar('\n'); if (last != data[N - 1]) { printf("Error: last value %d does not match original value %d\n", last, data[N - 1]); } return 0; } ``` 这份代码生成了一个长度为N的随机整数数组,并对其进行DPCM压缩和解压缩。可以根据需要修改数组大小和量化步长。注意,这份代码中的算术编码和算术解码器是非常简单的实现,可能不适用于实际应用,因此需要进行适当的改进和优化。
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