请详细介绍LZ77/LZ78压缩算法,并举例
时间: 2023-08-16 18:06:02 浏览: 72
LZ77和LZ78是两种常见的无损数据压缩算法,它们的基本思想是利用相邻字符之间的重复性来压缩数据。LZ77和LZ78算法的主要区别在于字典的构建方式不同。
LZ77算法是一种基于滑动窗口的压缩算法。它将数据分为两部分:未压缩区和已压缩区。未压缩区是指尚未被压缩的数据,已压缩区是指已经被压缩的数据。LZ77算法从未压缩区的起始位置开始扫描数据,每次扫描一个固定长度的字符窗口,将该窗口内的数据与已压缩区的数据进行比较,寻找最长的重复子串。如果找到了重复子串,则将其表示为一个指针对(指向已压缩区中的相同子串)和一个字符(表示未压缩区中的下一个字符)。如果没有找到重复子串,则将未压缩区中的下一个字符作为一个字符表示,并将其添加到已压缩区中。重复这个过程,直到所有数据都被压缩为止。
LZ78算法是一种基于字典的压缩算法。它将数据分为两部分:字典和编码串。字典是指已经出现过的所有子串,编码串是指将原始数据用字典中的子串表示所得到的新数据。LZ78算法从原始数据的起始位置开始扫描数据,每次扫描一个字符,将其与已出现的子串进行比较。如果该字符与某个子串匹配,则将该子串的索引输出,并将该字符添加到该子串中,继续扫描下一个字符。如果该字符与任何子串都不匹配,则将该字符作为一个新的子串输出,并将其添加到字典中。重复这个过程,直到所有数据都被压缩为止。
下面举一个例子来说明LZ77算法的压缩过程。假设有一个字符串"ABCDABCDABCD",窗口大小为4,即每次扫描4个字符。初始时,未压缩区为"ABCDABCDABCD",已压缩区为空。
第一次扫描时,窗口内的字符为"ABCD"。在已压缩区中没有找到与之相同的子串,因此将字符"A"作为一个字符表示,并将其添加到已压缩区中。
第二次扫描时,窗口内的字符为"BCDA"。在已压缩区中找到了一个长度为3的重复子串"BCD",因此将其表示为一个指针对(指向已压缩区中的相同子串)和一个字符"A",即"(3,1,A)"。将该指针对和字符添加到已压缩区中。
第三次扫描时,窗口内的字符为"CDAB"。在已压缩区中找到了一个长度为4的重复子串"ABCD",因此将其表示为一个指针对和一个字符"B",即"(4,1,B)"。
重复这个过程,直到所有数据都被压缩为止。最终压缩结果为"(0,0,A)(3,1,A)(4,1,B)(7,1,C)(8,1,D)"。其中,"(0,0,A)"表示第一个字符"A"没有与任何子串匹配,因此被表示为一个字符。其他的指针对表示在已压缩区中找到了与未压缩区中的某个子串相同的子串,可以用指针来表示,从而实现数据压缩。
需要注意的是,LZ77和LZ78算法的压缩效率和字典的构建方式、匹配算法等因素有关,不同的实现方式可能会产生不同的压缩效果。