用c++编写DPCM数据压缩算法,包含文件打开,读取模块,一阶线性预测模块,量化模块,差分编码解码模块,压缩和解压模块,并输出压缩数据和解压缩数据
时间: 2023-06-12 14:08:22 浏览: 72
以下是一个简单的DPCM数据压缩算法的C++实现,包含文件打开、读取模块、一阶线性预测模块、量化模块、差分编码解码模块、压缩和解压模块,并输出压缩数据和解压缩数据:
```c++
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <cmath>
using namespace std;
// 读取文件数据
vector<int> read_data(string file_name) {
vector<int> data;
ifstream file(file_name, ios::binary);
if (file) {
char byte;
while (file.get(byte)) {
data.push_back((int)(unsigned char)byte);
}
file.close();
}
return data;
}
// 一阶线性预测
int linear_predict(vector<int>& data, int index) {
if (index == 0) {
return data[0];
}
else {
return data[index-1];
}
}
// 量化
int quantize(int value, int step_size) {
int quantized_value = round(value / step_size);
return quantized_value;
}
// 差分编码
int diff_encode(int value, int prev_value) {
int diff = value - prev_value;
return diff;
}
// 差分解码
int diff_decode(int diff, int prev_value) {
int value = prev_value + diff;
return value;
}
// DPCM压缩
vector<int> dpcm_compress(vector<int>& data, int step_size) {
vector<int> compressed_data;
int prev_value = 0;
for (int i = 0; i < data.size(); i++) {
int prediction = linear_predict(data, i);
int diff = diff_encode(data[i], prediction);
int quantized_diff = quantize(diff, step_size);
compressed_data.push_back(quantized_diff);
prev_value = diff_decode(quantized_diff, prediction);
}
return compressed_data;
}
// DPCM解压
vector<int> dpcm_decompress(vector<int>& compressed_data, int step_size) {
vector<int> decompressed_data;
int prev_value = 0;
for (int i = 0; i < compressed_data.size(); i++) {
int prediction = linear_predict(decompressed_data, i);
int diff = compressed_data[i] * step_size;
int value = diff_decode(diff, prediction);
decompressed_data.push_back(value);
prev_value = value;
}
return decompressed_data;
}
// 输出数据
void print_data(vector<int>& data) {
for (int i = 0; i < data.size(); i++) {
cout << data[i] << " ";
}
cout << endl;
}
int main() {
// 读取数据
vector<int> data = read_data("input.bin");
// DPCM压缩
int step_size = 8;
vector<int> compressed_data = dpcm_compress(data, step_size);
// 输出压缩数据
cout << "Compressed data: ";
print_data(compressed_data);
// DPCM解压
vector<int> decompressed_data = dpcm_decompress(compressed_data, step_size);
// 输出解压数据
cout << "Decompressed data: ";
print_data(decompressed_data);
return 0;
}
```
在这个实现中,我们首先使用`read_data`函数读取输入文件中的数据,并将其存储在一个整数向量中。然后,我们使用`linear_predict`函数进行一阶线性预测,使用`quantize`函数进行量化,使用`diff_encode`和`diff_decode`函数进行差分编码和解码。接下来,我们使用`dpcm_compress`函数进行DPCM压缩,该函数将每个样本的量化差异存储在压缩数据向量中。最后,我们使用`dpcm_decompress`函数对压缩数据进行解压缩,生成原始数据的向量。最终,我们使用`print_data`函数输出压缩和解压的数据。
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