python实现算数编码与译码

时间: 2024-01-10 18:02:54 浏览: 33
算数编码是一种无损数据压缩算法,比哈夫曼编码更为高效。下面是Python实现算数编码与译码的示例代码: 算数编码: ```python from decimal import Decimal class ArithmeticEncoder: def __init__(self, alphabet): self.alphabet = alphabet self.low = Decimal(0) self.high = Decimal(1) self.range = Decimal(1) self.output = [] def encode(self, sequence): for symbol in sequence: symbol_index = self.alphabet.index(symbol) symbol_range = self.high - self.low self.high = self.low + symbol_range * self.alphabet.high(symbol_index) self.low = self.low + symbol_range * self.alphabet.low(symbol_index) while self.range < Decimal("0.1"): self.output.append(self.low) self.range *= Decimal(10) self.low = Decimal(str(self.low))[2:] self.high = Decimal(str(self.high))[2:] self.range = Decimal(str(self.range))[2:] def finish(self): midpoint = (self.high + self.low) / 2 if midpoint < Decimal("0.5"): self.output.append(self.low) else: self.output.append(self.high) while self.range < Decimal("0.1"): self.output.append(self.low) self.range *= Decimal(10) self.low = Decimal(str(self.low))[2:] self.high = Decimal(str(self.high))[2:] self.range = Decimal(str(self.range))[2:] return ''.join(self.output) class Alphabet: def __init__(self, symbols, frequencies): self.symbols = symbols self.frequencies = frequencies self.cumulative_frequencies = [sum(frequencies[:i+1]) for i in range(len(frequencies))] def high(self, symbol_index): return self.cumulative_frequencies[symbol_index] / sum(self.frequencies) def low(self, symbol_index): if symbol_index == 0: return 0 else: return self.cumulative_frequencies[symbol_index-1] / sum(self.frequencies) sequence = "hello world" symbols = sorted(set(sequence)) frequencies = [sequence.count(symbol) for symbol in symbols] alphabet = Alphabet(symbols, frequencies) encoder = ArithmeticEncoder(alphabet) encoder.encode(sequence) encoded_sequence = encoder.finish() print(encoded_sequence) ``` 算数译码: ```python class ArithmeticDecoder: def __init__(self, alphabet, encoded_sequence): self.alphabet = alphabet self.encoded_sequence = encoded_sequence self.low = Decimal(0) self.high = Decimal(1) self.range = Decimal(1) self.decoded_sequence = [] def decode(self): while len(self.encoded_sequence) > 0: midpoint = (self.high + self.low) / 2 symbol_index = self.alphabet.symbol_index(midpoint) symbol_range = self.high - self.low self.high = self.low + symbol_range * self.alphabet.high(symbol_index) self.low = self.low + symbol_range * self.alphabet.low(symbol_index) while self.encoded_sequence.startswith(self.low): self.encoded_sequence = self.encoded_sequence[len(str(self.low)):] self.range *= Decimal(10) self.low = Decimal(str(self.low))[2:] self.high = Decimal(str(self.high))[2:] self.range = Decimal(str(self.range))[2:] self.decoded_sequence.append(self.alphabet.symbol(symbol_index)) return ''.join(self.decoded_sequence) class Alphabet: def __init__(self, symbols, frequencies): self.symbols = symbols self.frequencies = frequencies self.cumulative_frequencies = [sum(frequencies[:i+1]) for i in range(len(frequencies))] def symbol(self, symbol_index): return self.symbols[symbol_index] def symbol_index(self, frequency): for i in range(len(self.cumulative_frequencies)): if frequency < self.cumulative_frequencies[i]: return i encoded_sequence = "1145141919810" symbols = [' ', 'd', 'e', 'h', 'l', 'o', 'r', 'w'] frequencies = [1, 1, 1, 1, 3, 2, 1, 1] alphabet = Alphabet(symbols, frequencies) decoder = ArithmeticDecoder(alphabet, encoded_sequence) decoded_sequence = decoder.decode() print(decoded_sequence) ``` 注意,此代码仅适用于Python 3.0及以上版本。

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