lzw编码源代码(LZW编码例题)
admin 发布:2022-12-19 23:32 181
今天给各位分享lzw编码源代码的知识,其中也会对LZW编码例题进行解释,如果能碰巧解决你现在面临的问题,别忘了关注本站,现在开始吧!
本文目录一览:
- 1、LZW是什么意思
- 2、用lz,lzw,kieffer-yang算法编码
- 3、跪求C语言进行哈夫曼编码、算术编码和LZW编码,要求源程序要有注释。
- 4、跪求LZW码编、解码的Matlab实现程序!
- 5、求一个c++的用lzw(字典)算法来压缩bmp图片的代码
- 6、急求lzw算法的英文文本压缩C语言源代码!
LZW是什么意思
LZW压缩编码
LZW(Lempel Ziv Welch)压缩编码是一种先进的数据压缩技术,属于无损压缩编码,该编码主要用于图像数据的压缩。对于简单图像和平滑且噪声小的信号源具有较高的压缩比,并且有较高的压缩和解压缩速度。
1977年,两位以色列教授Lempel和Ziv提出了查找冗余字符和用较短的符号标记替代冗余字符的概念。1985年,由Welch加以充实而形成LZW,简称“LZW”技术。
1.LZW压缩基本原理
LZW压缩技术把数据流中复杂的数据用简单的代码来表示,并把代码和数据的对应关系建立一个转换表,又叫“字符串表”。
转换表是在压缩或解压缩过程中动态生成的表,该表只在进行压缩或解压缩过程中需要,一旦压缩和解压缩结束,该表将不再起任何作用。
2.LZW算法
LZW算法基于转换串表(字典)T,将输入字符串映射成定长(通常为12位)的码字。在12位4096种可能的代码中,256个代表单字符,剩下3840给出现的字符串。
LZW字典中的字符串具有前缀性,即 。
LZW算法流程:
1)初始化:将所有的单字符串放入串表
2)读第一个输入字符给前缀串ω
3)Step: 读下一个输入字符K;
if 没有这样的K(输入已穷尽):
码字(ω) 输出;结束。
If ωK 已存在于串表中:
ωK:=ω;repeat Step;
else ωK不在于串表中:
码字(ω) 输出;
ωK加进串表;
K:=ω;repeat Step.
例子:ababcbababaaaaaaa
LZW编码:a,b,c,ab,ba,abc,cb,bab,baba,aa,aaa,aaaa
3.LZW压缩的特点
LZW码能有效利用字符出现频率冗余度进行压缩,且字典是自适应生成的,但通常不能有效地利用位置冗余度。
具体特点如下:
l)LZW压缩技术对于可预测性不大的数据具有较好的处理效果,常用于GIF格式的图像压缩,其平均压缩比在2)1以上,最高压缩比可达到3:1。
2)对于数据流中连续重复出现的字节和字串,LZW压缩技术具有很高的压缩比。
3)除了用于图像数据处理以外,LZW压缩技术还被用于文本程序等数据压缩领域。
4)LZW压缩技术有很多变体,例如常见的ARC、RKARC、PKZIP高效压缩程序。
5)对于任意宽度和像素位长度的图像,都具有稳定的压缩过程。压缩和解压缩速度较快。
6)对机器硬件条件要求不高,在 Intel 80386的计算机上即可进行压缩和解压缩。
用lz,lzw,kieffer-yang算法编码
1,Lemple-Ziv算法(简称LZ)是编码时将一个位串分成词组,然后将数据流描述成一系列的对。每个对组成一个新的词组,它包含一个数字(前一个词组的标识)和一个位(被附加到前一个词组上)。这种编码方式很庞大,可是一旦应用到适合的字符串,它就是相当有效率的编码方式。压缩率最大达400%。
2,LZW(Lempel-Ziv Welch)算法能把大文件转变成更适合于网页使用的较小文件。实现方法是将一系列符号压缩成单个符号乘以该符号的出现次数。LZW压缩格式叫做“无陨”数据压缩格式,即尽管数据得到压缩,但解压后的图像看上去同原文件完全一样。lzw压缩率在200% 以上,最大可达到300%。
3,Kieffer-Yang是基于语法的普适信源压缩算法。压缩率300%。
跪求C语言进行哈夫曼编码、算术编码和LZW编码,要求源程序要有注释。
以下是哈夫曼编码
#includeiostream
#includemath.h
#includestring
#includeiomanip
using namespace std;
int n;
int isin(string str,char a)
{
int temp=0;
for(int i=0;istr.length();i++)
{
if(str[i]==a) temp=1;
}
return temp;
}
void bubble(double p[],string sign[])//排序
{
for(int i=0;in-1;i++)
{
for(int j=i+1;jn;j++)
{
if(p[i]p[j])
{
double temp=p[i];
p[i]=p[j];
p[j]=temp;
string m=sign[i];
sign[i]=sign[j];
sign[j]=m;
}
}
}
}
void huff(double tempp[],string tempstr[])
{
double p[20][20];
string sign[20][20];
sign[0][i]=tempstr[i]; //符号放在sign数组中
for(int i=0;in;i++)
{
p[0][i]=tempp[i]; //p数组放对应的概率(第1列中)
}
for(i=0;in-1;i++)
{
bubble(p[i],sign[i]); //第一次排序
for(int j=0;jn-2-i;j++)
{
p[i+1][j]=p[i][j]; //前n-2-i个概率重新放在p数组中(是数组的第2列中)
sign[i+1][j]=sign[i][j];
}
p[i+1][j]=p[i][j]+p[i][j+1];//第一次两个最小概率求和
sign[i+1][j]=sign[i][j]+sign[i][j+1];//符号跟随
for(j=n-1-i;jn;j++)
{
p[i+1][j]=0;
}
}
string final[20];
for(i=n-2;i=0;i--)
{
for(int k=0;kn;k++)
{
if(isin(sign[i][n-2-i],sign[0][k][0])) final[k]+="0";
if(isin(sign[i][n-1-i],sign[0][k][0])) final[k]+="1";
}
}
coutsetw(9)"哈弗曼编码如下:"endl;
for(i=0;in;i++)
{
coutsetw(7)sign[0][i]setw(7)p[0][i]setw(10)final[i]
setw(7)final[i].length()endl;
}
}
void main()
{
char a[50];
cout"该字符串符号为:";
cina;
string s=a;
n=s.length();
char b[20][2];
for(int i=0;in;i++)
{
b[i][0]=a[i];
b[i][1]='\0';
}
string str[20];
for(i=0;in;i++)
{
str[i]=b[i];
}
double tempp[20];
cout"字符概率依次为:";
for(i=0;in;i++)
{
cintempp[i];
}
huff(tempp,str);
}
跪求LZW码编、解码的Matlab实现程序!
文件1
function [output,table] = lzw2norm(vector)
%LZW2NORM LZW Data Compression (decoder)
% For vectors, LZW2NORM(X) is the uncompressed vector of X using the LZW algorithm.
% [...,T] = LZW2NORM(X) returns also the table that the algorithm produces.
%
% For matrices, X(:) is used as input.
%
% Input must be of uint16 type, while the output is a uint8.
% Table is a cell array, each element containig the corresponding code.
%
% This is an implementation of the algorithm presented in the article
%
%
% See also NORM2LZW
% $Author: Giuseppe Ridino' $
% $Revision: 1.0 $ $Date: 10-May-2004 14:16:08 $
% How it decodes:
%
% Read OLD_CODE
% output OLD_CODE
% CHARACTER = OLD_CODE
% WHILE there are still input characters DO
% Read NEW_CODE
% IF NEW_CODE is not in the translation table THEN
% STRING = get translation of OLD_CODE
% STRING = STRING+CHARACTER
% ELSE
% STRING = get translation of NEW_CODE
% END of IF
% output STRING
% CHARACTER = first character in STRING
% add translation of OLD_CODE + CHARACTER to the translation table
% OLD_CODE = NEW_CODE
% END of WHILE
% ensure to handle uint8 input vector
if ~isa(vector,'uint16'),
error('input argument must be a uint16 vector')
end
% vector as a row
vector = vector(:)';
% initialize table (don't use cellstr because char(10) will be turned to empty!!!)
table = cell(1,256);
for index = 1:256,
table{index} = uint16(index-1);
end
% initialize output
output = uint8([]);
code = vector(1);
output(end+1) = code;
character = code;
for index=2:length(vector),
element = vector(index);
if (double(element)+1)length(table),
% add it to the table
string = table{double(code)+1};
string = [string character];
else,
string = table{double(element)+1};
end
output = [output string];
character = string(1);
[table,code] = addcode(table,[table{double(code)+1} character]);
code = element;
end
% ###############################################
function code = getcodefor(substr,table)
code = uint16([]);
if length(substr)==1,
code = substr;
else, % this is to skip the first 256 known positions
for index=257:length(table),
if isequal(substr,table{index}),
code = uint16(index-1); % start from 0
break
end
end
end
% ###############################################
function [table,code] = addcode(table,substr)
code = length(table)+1; % start from 1
table{code} = substr;
code = uint16(code-1); % start from 0
文件2
%LZW DEMO 1
% $Author: Giuseppe Ridino' $
% $Revision: 1.0 $ $Date: 10-May-2004 14:16:08 $
% string to compress
str = '/WED/WE/WEE/WEB/WET';
% pack it
[packed,table]=norm2lzw(uint8(str));
% unpack it
[unpacked,table]=lzw2norm(packed);
% transfor it back to char array
unpacked = char(unpacked);
% test
isOK = strcmp(str,unpacked)
% show new table elements
strvcat(table{257:end})
文件3
function [output,table] = norm2lzw(vector)
%NORM2LZW LZW Data Compression (encoder)
% For vectors, NORM2LZW(X) is the compressed vector of X using the LZW algorithm.
% [...,T] = NORM2LZW(X) returns also the table that the algorithm produces.
%
% For matrices, X(:) is used as input.
%
% Input must be of uint8 type, while the output is a uint16.
% Table is a cell array, each element containig the corresponding code.
%
% This is an implementation of the algorithm presented in the article
%
%
% See also LZW2NORM
% $Author: Giuseppe Ridino' $
% $Revision: 1.0 $ $Date: 10-May-2004 14:16:08 $
% How it encodes:
%
% STRING = get input character
% WHILE there are still input characters DO
% CHARACTER = get input character
% IF STRING+CHARACTER is in the string table then
% STRING = STRING+character
% ELSE
% output the code for STRING
% add STRING+CHARACTER to the string table
% STRING = CHARACTER
% END of IF
% END of WHILE
% output the code for STRING
% ensure to handle uint8 input vector
if ~isa(vector,'uint8'),
error('input argument must be a uint8 vector')
end
% vector as uint16 row
vector = uint16(vector(:)');
% initialize table (don't use cellstr because char(10) will be turned to empty!!!)
table = cell(1,256);
for index = 1:256,
table{index} = uint16(index-1);
end
% initialize output
output = vector;
% main loop
outputindex = 1;
startindex = 1;
for index=2:length(vector),
element = vector(index);
substr = vector(startindex:(index-1));
code = getcodefor([substr element],table);
if isempty(code),
% add it to the table
output(outputindex) = getcodefor(substr,table);
[table,code] = addcode(table,[substr element]);
outputindex = outputindex+1;
startindex = index;
else,
% go on looping
end
end
substr = vector(startindex:index);
output(outputindex) = getcodefor(substr,table);
% remove not used positions
output((outputindex+1):end) = [];
% ###############################################
function code = getcodefor(substr,table)
code = uint16([]);
if length(substr)==1,
code = substr;
else, % this is to skip the first 256 known positions
for index=257:length(table),
if isequal(substr,table{index}),
code = uint16(index-1); % start from 0
break
end
end
end
% ###############################################
function [table,code] = addcode(table,substr)
code = length(table)+1; % start from 1
table{code} = substr;
code = uint16(code-1); % start from 0
求一个c++的用lzw(字典)算法来压缩bmp图片的代码
参见gif压缩算法源代码。
1.LZW的全称是什么?
Lempel-Ziv-Welch (LZW).
2. LZW的简介和压缩原理是什么?
LZW压缩算法是一种新颖的压缩方法,由Lemple-Ziv-Welch 三人共同创造,用他们的名字命名。它采用了一种先进的串表压缩,将每个第一次出现的串放在一个串表中,用一个数字来表示串,压缩文件只存贮数字,则不存贮串,从而使图象文件的压缩效率得到较大的提高。奇妙的是,不管是在压缩还是在解压缩的过程中都能正确的建立这个串表,压缩或解压缩完成后,这个串表又被丢弃。
LZW算法中,首先建立一个字符串表,把每一个第一次出现的字符串放入串表中,并用一个数字来表示,这个数字与此字符串在串表中的位置有关,并将这个数字存入压缩文件中,如果这个字符串再次出现时,即可用表示它的数字来代替,并将这个数字存入文件中。压缩完成后将串表丢弃。如"print" 字符串,如果在压缩时用266表示,只要再次出现,均用266表示,并将"print"字符串存入串表中,在图象解码时遇到数字266,即可从串表中查出266所代表的字符串"print",在解压缩时,串表可以根据压缩数据重新生成。
3.在详细介绍算法之前,先列出一些与该算法相关的概念和词汇
1)'Character': 字符,一种基础数据元素,在普通文本文件中,它占用1个单独的byte,而在图像中,它却是 一种代表给定像素颜色的索引值。
2)'CharStream':数据文件中的字符流。
3)'Prefix':前缀。如这个单词的含义一样,代表着在一个字符最直接的前一个字符。一个前缀字符长度可以为0,一个prefix和一个character可以组成一个字符串(string),
4)'Suffix': 后缀,是一个字符,一个字符串可以由(A,B)来组成,A是前缀,B是后缀,当A长度为0的时候,代表Root,根
5)'Code:码,用于代表一个字符串的位置编码
6)'Entry',一个Code和它所代表的字符串(string)
4.压缩算法的简单示例,不是完全实现LZW算法,只是从最直观的角度看lzw算法的思想
对原始数据ABCCAABCDDAACCDB进行LZW压缩
原始数据中,只包括4个字符(Character),A,B,C,D,四个字符可以用一个2bit的数表示,0-A,1-B,2-C,3-D,从最直观的角度看,原始字符串存在重复字符:ABCCAABCDDAACCDB,用4代表AB,5代表CC,上面的字符串可以替代表示为:45A4CDDAA5DB,这样是不是就比原数据短了一些呢!
5.LZW算法的适用范围
为了区别代表串的值(Code)和原来的单个的数据值(String),需要使它们的数值域不重合,上面用0-3来代表A-D,那么AB就必须用大于3的数值来代替,再举另外一个例子,原来的数值范围可以用8bit来表示,那么就认为原始的数的范围是0~255,压缩程序生成的标号的范围就不能为0~255(如果是0-255,就重复了)。只能从256开始,但是这样一来就超过了8位的表示范围了,所以必须要扩展数据的位数,至少扩展一位,但是这样不是增加了1个字符占用的空间了么?但是却可以用一个字符代表几个字符,比如原来255是8bit,但是现在用256来表示254,255两个数,还是划得来的。从这个原理可以看出LZW算法的适用范围是原始数据串最好是有大量的子串多次重复出现,重复的越多,压缩效果越好。反之则越差,可能真的不减反增了。
6.LZW算法中特殊标记
随着新的串(string)不断被发现,标号也会不断地增长,如果原数据过大,生成的标号集(string table)会越来越大,这时候操作这个集合就会产生效率问题。如何避免这个问题呢?Gif在采用lzw算法的做法是当标号集足够大的时候,就不能增大了,干脆从头开始再来,在这个位置要插入一个标号,就是清除标志CLEAR,表示从这里我重新开始构造字典,以前的所有标记作废,开始使用新的标记。
这时候又有一个问题出现,足够大是多大?这个标号集的大小为比较合适呢?理论上是标号集大小越大,则压缩比率就越高,但开销也越高。 一般根据处理速度和内存空间连个因素来选定。GIF规范规定的是12位,超过12位的表达范围就推倒重来,并且GIF为了提高压缩率,采用的是变长的字长。比如说原始数据是8位,那么一开始,先加上一位再说,开始的字长就成了9位,然后开始加标号,当标号加到512时,也就是超过9为所能表达的最大数据时,也就意味着后面的标号要用10位字长才能表示了,那么从这里开始,后面的字长就是10位了。依此类推,到了2^12也就是4096时,在这里插一个清除标志,从后面开始,从9位再来。
GIF规定的清除标志CLEAR的数值是原始数据字长表示的最大值加1,如果原始数据字长是8,那么清除标志就是256,如果原始数据字长为4那么就是16。另外GIF还规定了一个结束标志END,它的值是清除标志CLEAR再加1。由于GIF规定的位数有1位(单色图),4位(16色)和8位(256色),而1位的情况下如果只扩展1位,只能表示4种状态,那么加上一个清除标志和结束标志就用完了,所以1位的情况下就必须扩充到3位。其它两种情况初始的字长就为5位和9位。此处参照了
7.用lzw算法压缩原始数据的示例分析
输入流,也就是原始的数据为:255,24,54,255,24,255,255,24,5,123,45,255,24,5,24,54..................
这个正好可以看到是gif文件中像素数组的一部分,如何对它进行压缩
因为原始数据可以用8bit来表示,故清除标志Clear=255+1 =256,结束标志为End=256+1=257,目前标号集为
0 1 2 3 .................................................................................255 CLEAR END
第一步,读取第一个字符为255,在标记表里面查找,255已经存在,我们已经认识255了,不做处理
第二步,取第二个字符,此时前缀为A,形成当前的Entry为(255,24),在标记集合不存在,我们并不认识255,24好,这次你小子来了,我就记住你,把它在标记集合中标记为258,然后输出前缀A,保留后缀24,并作为下一次的前缀(后缀变前缀)
第三步,取第三个字符为54,当前Entry(24,54),不认识,记录(24,54)为标号259,并输出24,后缀变前缀
第四部:取第四个字符255,Entry=(54,255),不认识,记录(54,255)为标号260,输出54,后缀变前缀
第五步 取第5个字符24,entry=(255,24),啊,认识你,这不是老258么,于是把字符串规约为258,并作为前缀
第六步 取第六个字符255,entry=(258,255),不认识,记录(258,255)为261,输出258,后缀变前缀
.......
一直处理到最后一个字符,
用一个表记录处理过程
CLEAR=256,END=257
第几步 前缀 后缀 Entry 认识(Y/N) 输出 标号
1 255 (,255)
2 255 24 (255,24) N 255 258
3 24 54 (24,54) N 24 259
4 54 255 (54,255) N 54 260
5 255 24 (255,24) Y
6 258 255 (258,255) N 258 261
7 255 255 (255,255) N 255 262
.....
上面这个示例有些不能完整体现,另外一个例子是
原输入数据为:A B A B A B A B B B A B A B A A C D A C D A D C A B A A A B A B .....
采用LZW算法对其进行压缩,压缩过程用一个表来表述为:
注意原数据中只包含4个character,A,B,C,D
用两bit即可表述,根据lzw算法,首先扩展一位变为3为,Clear=2的2次方+1=4; End=4+1=5;
初始标号集因该为
0 1 2 3 4 5
A B C D Clear End
而压缩过程为:
第几步 前缀 后缀 Entry 认识(Y/N) 输出 标号
1 A (,A)
2 A B (A,B) N A 6
3 B A (B,A) N B 7
4 A B (A,B) Y
5 6 A (6,A) N 6 8
6 A B (A,B) Y
7 6 A (6,A) Y
8 8 B (8,B) N 8 9
9 B B (B,B) N B 10
10 B B (B,B) Y
11 10 A (10,A) N 10 11
12 A B (A,B) Y
.....
当进行到第12步的时候,标号集应该为
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
A B C D Clear End AB BA 6A 8B BB 10A
8.LZW算法的伪代码实现
1STRING = get input character
2WHILE there are still input characters DO
3 CHARACTER = get input character
4 IF STRING+CHARACTER is in the string table then
5 STRING = STRING+character
6 ELSE
7 output the code for STRING
8 add STRING+CHARACTER to the string table
9 STRING = CHARACTER
10 END of IF
11END of WHILE
12output the code for STRING
13
急求lzw算法的英文文本压缩C语言源代码!
#includeiostream
#includecstdio
#includecstring
#includectime//用来计算压缩的时间
using namespace std;
//定义常数
const int MAX = 1000003;//最大code数,是一个素数,求模是速度比较快
const int ascii = 256; //ascii代码的数量
const int ByteSize = 8; //8个字节
struct Element//hash表中的元素
{
int key;
int code;
Element *next;
}*table[MAX];//hash表
int hashfunction(int key)//hash函数
{
return key%MAX;
}
void hashinit(void)//hash表初始化
{
memset(table,0,sizeof(table));
}
void hashinsert(Element element)//hash表的插入
{
int k = hashfunction(element.key);
if(table[k]!=NULL)
{
Element *e=table[k];
while(e-next!=NULL)
{
e=e-next;
}
e-next=new Element;
e=e-next;
e-key = element.key;
e-code = element.code;
e-next = NULL;
}
else
{
table[k]=new Element;
table[k]-key = element.key;
table[k]-code = element.code;
table[k]-next = NULL;
}
}
bool hashfind(int key,Element element)//hash表的查找
{
int k = hashfunction(key);
if(table[k]!=NULL)
{
Element *e=table[k];
while(e!=NULL)
{
if(e-key == key)
{
element.key = e-key;
element.code = e-code;
return true;
}
e=e-next;
}
return false;
}
else
{
return false;
}
}
void compress(void)//压缩程序
{
//打开一个流供写入
FILE *fp;
fp = fopen("result.dat", "wb");
Element element;
int used;
char c;
int pcode, k;
for(int i=0;iascii;i++)
{
element.key = i;
element.code = i;
hashinsert(element);
}
used = ascii;
c = getchar();
pcode = c;
while((c = getchar()) != EOF)
{
k = (pcode ByteSize) + c;
if(hashfind(k, element))
pcode = element.code;
else
{
//coutpcode' ';
fwrite(pcode, sizeof(pcode), 1, fp);
element.code = used++;
element.key = (pcode ByteSize) | c;
hashinsert(element);
pcode = c;
}
}
//coutpcodeendl;
fwrite(pcode, sizeof(pcode), 1, fp);
}
int main(void)
{
int t1,t2;
//欲压缩的文本文件
//freopen("input.txt","r",stdin);
freopen("book5.txt","r",stdin);
t1=time(NULL);
hashinit();
compress();
t2=time(NULL);
cout"Compress complete! See result.dat."endl;
coutendl"Total use "t2-t1" seconds."endl;
lzw编码源代码的介绍就聊到这里吧,感谢你花时间阅读本站内容,更多关于LZW编码例题、lzw编码源代码的信息别忘了在本站进行查找喔。
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