编写 Python 程序实现对文本文件做 LZ77 编码,编码后的文件以二进制文件的形式存储;
时间: 2024-03-20 12:41:34 浏览: 223
好的,这是一个比较复杂的问题,需要一定的编程能力。我会根据您提供的要求给出一个大致的思路,但具体实现可能会有一些细节需要自行处理。
LZ77 编码是一种无损压缩算法,它的基本思想是利用前面出现过的数据来减少重复信息的存储。LZ77 编码的输出包括两种类型的符号:字面符号和长度-偏移符号。字面符号表示当前位置的字符,长度-偏移符号表示在当前位置之前出现过的最长的与当前位置相同的字符串。
下面是一个 Python 实现 LZ77 编码的示例代码:
```python
def lz77_encode(text, window_size=20, lookahead_size=20):
result = []
i = 0
while i < len(text):
j = max(i - window_size, 0)
match_length = 0
match_offset = 0
while j < i:
k = i
l = j
length = 0
while k < len(text) and l < i and text[k] == text[l]:
length += 1
k += 1
l += 1
if length > match_length:
match_length = length
match_offset = i - j
j += 1
if match_length > 0:
result.append((match_length, match_offset))
i += match_length
else:
result.append((0, ord(text[i])))
i += 1
if len(result) > lookahead_size:
result.pop(0)
return result
def lz77_decode(encoded):
result = ""
for item in encoded:
if item[0] == 0:
result += chr(item[1])
else:
start = len(result) - item[1]
for i in range(item[0]):
result += result[start + i]
return result
def encode_file(input_file, output_file):
with open(input_file, "r") as f:
text = f.read()
encoded = lz77_encode(text)
with open(output_file, "wb") as f:
for item in encoded:
f.write(item[0].to_bytes(2, byteorder="big"))
f.write(item[1].to_bytes(2, byteorder="big"))
def decode_file(input_file, output_file):
with open(input_file, "rb") as f:
data = f.read()
encoded = []
i = 0
while i < len(data):
length = int.from_bytes(data[i:i+2], byteorder="big")
offset = int.from_bytes(data[i+2:i+4], byteorder="big")
encoded.append((length, offset))
i += 4
text = lz77_decode(encoded)
with open(output_file, "w") as f:
f.write(text)
```
这段代码实现了 LZ77 编码的两个基本操作:编码和解码。其中,编码函数 `lz77_encode` 接收一个字符串作为输入,返回一个列表,其中每个元素为一个长度-偏移符号或字面符号。解码函数 `lz77_decode` 则接收一个编码后的列表作为输入,返回解码后的原始字符串。
为了将编码后的数据以二进制文件的形式存储,我们需要实现两个额外的函数 `encode_file` 和 `decode_file`。这两个函数分别读入一个文本文件,将其编码或解码后以二进制文件的形式存储。具体来说,编码函数 `encode_file` 将编码后的长度-偏移符号和字面符号分别转化为两个长度为 2 字节的整数,并按顺序写入输出文件。解码函数 `decode_file` 则将输入文件的内容读入一个字节数组中,再按照每 4 个字节解析成一个长度-偏移符号或字面符号。
使用示例:
```python
encode_file("input.txt", "output.bin")
decode_file("output.bin", "output.txt")
```
这段代码将 `input.txt` 文件进行 LZ77 编码后存储为 `output.bin` 文件,再将 `output.bin` 文件解码为 `output.txt` 文件。注意,编码和解码过程中需要使用相同的窗口大小和前瞻大小才能正确解码。在本例中,窗口大小和前瞻大小都被设置为 20。
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