python自适应算术编码

时间: 2023-08-25 16:17:33 浏览: 98
Python自适应算术编码是一种用于数据压缩的无损压缩算法。它将一段数据中的符号(通常是字符或字节)映射到一个区间,并将该区间编码为一个二进制数。通过不断更新区间的上下限来逐步缩小该区间,最终得到一个紧凑的编码。与传统的霍夫曼编码相比,自适应算术编码可以自适应地调整编码表,从而更好地适应不同的数据分布。Python中可以使用第三方库bitarray来实现自适应算术编码,也可以自己实现。
相关问题

使用python,实现自适应算术编码

以下是一个简单的Python实现自适应算术编码的例子: ```python import bisect from collections import defaultdict class ArithmeticEncoder: def __init__(self, bitout): self.low = 0 self.high = 0xFFFFFFFF self.bitout = bitout self.pending_bits = 0 self.pending_data = [] def get_scaled_value(self, value_range, offset, total_range): return ((value_range * (self.high - self.low)) // total_range) + offset def encode(self, symbol, freqs): total_freq = sum(freqs.values()) if total_freq >= 0xFFFFFFFF: raise ValueError("Cannot code symbol with frequency >= 2^32") value_range = (self.high - self.low) + 1 symbol_low = 0 for k, v in freqs.items(): if k < symbol: symbol_low += v symbol_high = symbol_low + freqs[symbol] - 1 self.low = self.get_scaled_value(symbol_low, self.low, total_freq) self.high = self.get_scaled_value(symbol_high, self.low, total_freq) while ((self.low ^ self.high) & 0xFF000000) == 0: self.bitout.write(self.high >> 24) for b in self.pending_data: self.bitout.write(b ^ 0xFF) self.pending_data.clear() self.low <<= 8 self.high <<= 8 self.high |= 0xFF self.pending_bits += 8 while self.pending_bits > 0: self.bitout.write(self.high >> 24) self.pending_data.append((self.high >> 24) ^ 0xFF) self.high <<= 8 self.pending_bits -= 8 def finish(self): self.bitout.write((self.high >> 24) - 1) for b in self.pending_data: self.bitout.write(self.high >> 24) self.bitout.write(self.high >> 24) class ArithmeticDecoder: def __init__(self, bitin): self.low = 0 self.high = 0xFFFFFFFF self.bitin = bitin self.code = 0 for i in range(4): self.code = (self.code << 8) | self.bitin.read() def get_value(self, freqs): total_freq = sum(freqs.values()) if total_freq >= 0xFFFFFFFF: raise ValueError("Cannot decode symbol with frequency >= 2^32") value_range = (self.high - self.low) + 1 offset = self.code - self.low offset = ((offset * total_freq) // value_range) symbol = 0 symbol_low = 0 for k, v in freqs.items(): symbol_high = symbol_low + v - 1 if symbol_low <= offset <= symbol_high: symbol = k break symbol_low = symbol_high + 1 symbol_high = symbol_low + freqs[symbol] - 1 self.low = self.get_scaled_value(symbol_low, self.low, total_freq) self.high = self.get_scaled_value(symbol_high, self.low, total_freq) while ((self.low ^ self.high) & 0xFF000000) == 0: self.code = (self.code << 8) | self.bitin.read() self.low <<= 8 self.high <<= 8 self.high |= 0xFF return symbol def get_scaled_value(self, value_range, offset, total_range): return ((value_range * (self.high - self.low)) // total_range) + offset ``` 使用方法如下: ```python from bitarray import bitarray def encode_string(s): freqs = defaultdict(int) for c in s: freqs[c] += 1 bitout = bitarray() enc = ArithmeticEncoder(bitout) for c in s: enc.encode(c, freqs) freqs[c] += 1 enc.finish() return bitout def decode_string(bitstring): freqs = defaultdict(int) for b in bitstring: freqs[b] += 1 bitin = bitstring.itersearch(bitarray('1')) dec = ArithmeticDecoder(bitin) s = '' while True: try: symbol = dec.get_value(freqs) s += symbol freqs[symbol] += 1 except IndexError: break return s ``` 这里我们使用了bitarray库来处理比特流。encode_string函数将一个字符串进行编码,并返回一个比特流。decode_string函数接受一个比特流,并对其进行解码,返回原始字符串。

用python实现算术编码

好的,算术编码是一种无损数据压缩算法,它可以将一个符号串编码为一个实数,实现数据的压缩。下面是用 Python 实现算术编码的代码: ```python # 算术编码实现 def arithmetic_encode(symbols, probabilities): # 计算符号的累积概率 cumulative_probabilities = [0.0] * len(probabilities) cumulative_probabilities[0] = probabilities[0] for i in range(1, len(probabilities)): cumulative_probabilities[i] = cumulative_probabilities[i - 1] + probabilities[i] # 初始化区间 low = 0.0 high = 1.0 # 编码 for symbol in symbols: symbol_index = symbol - 1 symbol_range = high - low high = low + symbol_range * cumulative_probabilities[symbol_index + 1] low = low + symbol_range * cumulative_probabilities[symbol_index] # 返回编码结果 return low # 测试代码 symbols = [1, 2, 3, 4, 5] probabilities = [0.1, 0.2, 0.3, 0.15, 0.25] encoded_result = arithmetic_encode(symbols, probabilities) print(encoded_result) ``` 在代码中,我们先计算了每个符号的累积概率,然后使用区间编码的方法对符号串进行编码,最后返回编码结果。需要注意的是,这里的符号需要是整数,概率列表中的索引对应符号减一的值。

相关推荐

最新推荐

recommend-type

python 读写文件包含多种编码格式的解决方式

在Python编程中,处理包含不同编码格式的文件是一项常见的任务,特别是当涉及到读取和合并来自不同来源的数据时。本文将详细介绍如何使用Python解决读写文件时遇到的多种编码格式问题。 首先,我们需要理解编码的...
recommend-type

Python设置默认编码为utf8的方法

在Python编程中,编码问题是一个常见的挑战,特别是在处理多语言或者跨平台的数据时。UTF-8编码是一种广泛使用的字符编码标准,能够表示Unicode字符集中的所有字符。在Python中,虽然默认的源代码编码是ASCII,但...
recommend-type

Python学习笔记16 - 猜数字小游戏

猜数字小游戏的相关函数,与主程序搭配使用
recommend-type

机器人比赛内容的讲解,帮助简单了解一下机器人比赛的注意事项

适用于未参加过机器人比赛的小伙伴,简单了解一下注意事项。
recommend-type

shumaguan.rar

shumaguan.rar
recommend-type

BSC绩效考核指标汇总 (2).docx

BSC(Balanced Scorecard,平衡计分卡)是一种战略绩效管理系统,它将企业的绩效评估从传统的财务维度扩展到非财务领域,以提供更全面、深入的业绩衡量。在提供的文档中,BSC绩效考核指标主要分为两大类:财务类和客户类。 1. 财务类指标: - 部门费用的实际与预算比较:如项目研究开发费用、课题费用、招聘费用、培训费用和新产品研发费用,均通过实际支出与计划预算的百分比来衡量,这反映了部门在成本控制上的效率。 - 经营利润指标:如承保利润、赔付率和理赔统计,这些涉及保险公司的核心盈利能力和风险管理水平。 - 人力成本和保费收益:如人力成本与计划的比例,以及标准保费、附加佣金、续期推动费用等与预算的对比,评估业务运营和盈利能力。 - 财务效率:包括管理费用、销售费用和投资回报率,如净投资收益率、销售目标达成率等,反映公司的财务健康状况和经营效率。 2. 客户类指标: - 客户满意度:通过包装水平客户满意度调研,了解产品和服务的质量和客户体验。 - 市场表现:通过市场销售月报和市场份额,衡量公司在市场中的竞争地位和销售业绩。 - 服务指标:如新契约标保完成度、续保率和出租率,体现客户服务质量和客户忠诚度。 - 品牌和市场知名度:通过问卷调查、公众媒体反馈和总公司级评价来评估品牌影响力和市场认知度。 BSC绩效考核指标旨在确保企业的战略目标与财务和非财务目标的平衡,通过量化这些关键指标,帮助管理层做出决策,优化资源配置,并驱动组织的整体业绩提升。同时,这份指标汇总文档强调了财务稳健性和客户满意度的重要性,体现了现代企业对多维度绩效管理的重视。
recommend-type

管理建模和仿真的文件

管理Boualem Benatallah引用此版本:布阿利姆·贝纳塔拉。管理建模和仿真。约瑟夫-傅立叶大学-格勒诺布尔第一大学,1996年。法语。NNT:电话:00345357HAL ID:电话:00345357https://theses.hal.science/tel-003453572008年12月9日提交HAL是一个多学科的开放存取档案馆,用于存放和传播科学研究论文,无论它们是否被公开。论文可以来自法国或国外的教学和研究机构,也可以来自公共或私人研究中心。L’archive ouverte pluridisciplinaire
recommend-type

【进阶】Flask中的会话与用户管理

![python网络编程合集](https://media.geeksforgeeks.org/wp-content/uploads/20201021201514/pythonrequests.PNG) # 2.1 用户注册和登录 ### 2.1.1 用户注册表单的设计和验证 用户注册表单是用户创建帐户的第一步,因此至关重要。它应该简单易用,同时收集必要的用户信息。 * **字段设计:**表单应包含必要的字段,如用户名、电子邮件和密码。 * **验证:**表单应验证字段的格式和有效性,例如电子邮件地址的格式和密码的强度。 * **错误处理:**表单应优雅地处理验证错误,并提供清晰的错误消
recommend-type

卷积神经网络实现手势识别程序

卷积神经网络(Convolutional Neural Network, CNN)在手势识别中是一种非常有效的机器学习模型。CNN特别适用于处理图像数据,因为它能够自动提取和学习局部特征,这对于像手势这样的空间模式识别非常重要。以下是使用CNN实现手势识别的基本步骤: 1. **输入数据准备**:首先,你需要收集或获取一组带有标签的手势图像,作为训练和测试数据集。 2. **数据预处理**:对图像进行标准化、裁剪、大小调整等操作,以便于网络输入。 3. **卷积层(Convolutional Layer)**:这是CNN的核心部分,通过一系列可学习的滤波器(卷积核)对输入图像进行卷积,以
recommend-type

BSC资料.pdf

"BSC资料.pdf" 战略地图是一种战略管理工具,它帮助企业将战略目标可视化,确保所有部门和员工的工作都与公司的整体战略方向保持一致。战略地图的核心内容包括四个相互关联的视角:财务、客户、内部流程和学习与成长。 1. **财务视角**:这是战略地图的最终目标,通常表现为股东价值的提升。例如,股东期望五年后的销售收入达到五亿元,而目前只有一亿元,那么四亿元的差距就是企业的总体目标。 2. **客户视角**:为了实现财务目标,需要明确客户价值主张。企业可以通过提供最低总成本、产品创新、全面解决方案或系统锁定等方式吸引和保留客户,以实现销售额的增长。 3. **内部流程视角**:确定关键流程以支持客户价值主张和财务目标的实现。主要流程可能包括运营管理、客户管理、创新和社会责任等,每个流程都需要有明确的短期、中期和长期目标。 4. **学习与成长视角**:评估和提升企业的人力资本、信息资本和组织资本,确保这些无形资产能够支持内部流程的优化和战略目标的达成。 绘制战略地图的六个步骤: 1. **确定股东价值差距**:识别与股东期望之间的差距。 2. **调整客户价值主张**:分析客户并调整策略以满足他们的需求。 3. **设定价值提升时间表**:规划各阶段的目标以逐步缩小差距。 4. **确定战略主题**:识别关键内部流程并设定目标。 5. **提升战略准备度**:评估并提升无形资产的战略准备度。 6. **制定行动方案**:根据战略地图制定具体行动计划,分配资源和预算。 战略地图的有效性主要取决于两个要素: 1. **KPI的数量及分布比例**:一个有效的战略地图通常包含20个左右的指标,且在四个视角之间有均衡的分布,如财务20%,客户20%,内部流程40%。 2. **KPI的性质比例**:指标应涵盖财务、客户、内部流程和学习与成长等各个方面,以全面反映组织的绩效。 战略地图不仅帮助管理层清晰传达战略意图,也使员工能更好地理解自己的工作如何对公司整体目标产生贡献,从而提高执行力和组织协同性。