基于lz77算法的分區(qū)編碼壓縮方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種基于LZ77算法的分區(qū)編碼壓縮方法，適合于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的快速壓縮和快速解壓縮應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]1977年以色列教授Jcacob Ziv和Abraham Lempel提出了著名的LZ77算法。如今，LZ77算法已被廣泛應(yīng)用于各種數(shù)據(jù)壓縮處理領(lǐng)域，由其派生的各種壓縮算法也層出不窮，但都是屬于LZ77算法這一大類。目前，各壓縮算法不斷改進(jìn)，一個(gè)完美的壓縮算法不僅要達(dá)到較高的壓縮率，也對(duì)算法健壯性具有較高要求，同時(shí)，也要求算法具有快速處理能力，以適應(yīng)信息技術(shù)領(lǐng)域不斷高速發(fā)展的需求。而本發(fā)明即是一種LZ77派生算法，因其具有獨(dú)創(chuàng)性的編碼方式，所以具備了極快速處理，較高的壓縮率，較強(qiáng)的健壯性等特點(diǎn)，是一種非常優(yōu)秀的LZ77類的派生算法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為了提供一種快速高效的壓縮解壓算法，本發(fā)明的技術(shù)方案是，
[0004]一種基于LZ77算法的分區(qū)編碼壓縮方法，包括以下步驟:
[0005]壓縮步驟:
[0006]步驟1:采用哈希表獲得待壓縮數(shù)據(jù)的壓縮序列:(off，lenC，lenL，原始碼)序列；
[0007]步驟2:對(duì)于(off，lenC，lenL，原始碼)序列進(jìn)行臨時(shí)變量替換，令T_lenC =lenC-4,替換原序列的IenC分量，生成新的序列(off，T_lenC，lenL，原始碼)序列；
[0008]步驟3:對(duì)于(off，T_lenC，lenL，原始碼)序列進(jìn)行分區(qū)編碼；
[0009]首先將(off，T_lenC，lenL，原始碼)序列進(jìn)行分區(qū)處理，使用分區(qū)a區(qū)存放三元組(off，T_lenC，IenL)序列，使用分區(qū)b區(qū)存放原始碼序列，然后執(zhí)行編碼方案生成a區(qū)的二次壓縮數(shù)據(jù)，編碼方案采用快速編碼方法或緊湊編碼方法，采用快速編碼方法轉(zhuǎn)至步驟4執(zhí)行，采用緊湊編碼方法轉(zhuǎn)至步驟5執(zhí)行:
[0010]步驟4:快速編碼方法，
[0011]將三元組(off，T_lenC，lenL)臨時(shí)區(qū)的單個(gè)三元組表項(xiàng)結(jié)構(gòu)定義為4字節(jié)結(jié)構(gòu)，其中off元素以2字節(jié)表示，T_lenC和IenL分別以I字節(jié)表示，整個(gè)臨時(shí)區(qū)由若干個(gè)連續(xù)的三元組表項(xiàng)組成，然后對(duì)所有的(off，T_lenC，lenL)三元組進(jìn)行預(yù)處理，以消除T_lenC和IenL的值超過(guò)255的情況，然后將預(yù)處理以后的三元組序列(off，T_lenC，lenL)存放在臨時(shí)區(qū)，對(duì)臨時(shí)區(qū)數(shù)據(jù)進(jìn)行二次壓縮編碼，具體編碼規(guī)則如下:將每一個(gè)(off，T_lenC，lenL)三元組表示為壓縮前綴三元組(a，b，c)和短碼本體三元組(x，y，z)，其中a+x編碼off, b+y編碼T_lenC，c+z編碼lenL，a為2位標(biāo)志位，若a = 0，表示x占用4位，若a =1，表示X占用8位，若a = 2，表示X占用12位，若a = 3，表示x占用16位，b為I標(biāo)志位，若b = 0，表示y占用4位，若b = 1，表示y占用8位，c為I位標(biāo)志位，若c = 0，表示z占用4位，若c = 1，表示z占用8位；將(off，T_lenC，lenL)三元組表示為壓縮前綴三元組(a, h, c)和短碼本體三元組(X，y，z)后，將前綴三元組(a，h, c)存放在c區(qū)，將短碼本體三元組(X，y，z)存放在d區(qū)；
[0012]對(duì)所有的(off，T_lenC，lenL)三元組完成編碼后，形成兩個(gè)存放數(shù)據(jù)的分區(qū)c區(qū)和d區(qū)，這兩個(gè)分區(qū)構(gòu)成原有的用于存放三元組序列的分區(qū)a區(qū)，完成編碼，跳至步驟8 ;
[0013]步驟5:緊湊編碼方法，
[0014]首先判斷輸入數(shù)據(jù)流的長(zhǎng)度，小于等于8192字節(jié)時(shí)執(zhí)行步驟6，否則執(zhí)行步驟7 ;
[0015]步驟6:對(duì)于三元組(off，T_lenC，lenL)，
[0016]a.若lenL〈3，則IenL用2位二進(jìn)制數(shù)表示，再加一位前綴位，將其編碼為0ΧΧ，并存放到c區(qū)；
[0017]b.若18> = lenL> = 3，用4位二進(jìn)制表示(lenL_3)的值，再加一位前綴位1，編碼為1XXXX，并存放到c區(qū)；
[0018]c.若lenL>18，用16位二進(jìn)制數(shù)表示IenL的值，將值存放到d區(qū)，并生成一個(gè)特殊標(biāo)志011的3位二進(jìn)制數(shù)，存放到c區(qū)；
[0019]d.若T_lenC〈4且off〈512，則T_lenC用2位二進(jìn)制數(shù)表示，off可用9位二進(jìn)制數(shù)表示，再加上2位前綴位00，將(off，T_lenC)編碼為00+ΧΧ以及XXXXXXXXX，存放到c區(qū)；
[0020]e.若 T_lenC<4 且 512< = off〈8192，則 T_lenC 用 2 位二進(jìn)制數(shù)表示，off 用 13位二進(jìn)制數(shù)表示，再加上2位二進(jìn)制數(shù)為01的前綴位，將(off，T_lenC)編碼為01+XX以及XXXXXXXXXXXXX，存放到 c 區(qū)；
[0021]f.若 4〈 = T_lenC〈19 且 off〈512，則(T_lenC_4)用 4 位二進(jìn)制數(shù)表示，off 可用9位二進(jìn)制數(shù)表示，再加上2位二進(jìn)制數(shù)10的前綴位，將(off，T_lenC)編碼為10+XXXX以及XXXXXXXXX，存放到C區(qū)；
[0022]g.若 4〈 = T_lenC〈19 且 512< = off〈8192，則(T_lenC_4)用 4 位二進(jìn)制數(shù)表示，off用13位二進(jìn)制數(shù)表示，再加上2位二進(jìn)制數(shù)11前綴位，將(off，T_lenC)編碼為11+XXXX 以及 XXXXXXXXXXXXX，存放到 c 區(qū)；
[0023]h.gT_lenC> = 19 且 off〈512，則 T_lenC用 16 位二進(jìn)制數(shù)表示，off 用 9 位二進(jìn)制數(shù)表示，再加上2位二進(jìn)制數(shù)前綴位10，將(off，T_lenC)編碼為10+1111以及XXXXXXXXX，存放到c區(qū)，同時(shí)，將16位二進(jìn)制數(shù)表示的T_lenC的值存放到d區(qū)；
[0024]1.若 T_lenC> = 19 且 512〈 = off〈8192，則 T_lenC 用 16 位二進(jìn)制數(shù)表示，off 用13位二進(jìn)制數(shù)表示，再加上2位二進(jìn)制數(shù)前綴位11，將(off，T_lenC)編碼為11+1111以及XXXXXXXXXXXXX，并將其存放到c區(qū)，同時(shí)，將16位二進(jìn)制數(shù)表示的T_lenC的值存放到d區(qū)；
[0025]完成編碼，跳至步驟8 ；
[0026]步驟7:
[0027]a.若lenL〈3，則IenL用2位二進(jìn)制數(shù)表示，再加一位前綴位，編碼為0ΧΧ，并存放到c區(qū)；
[0028]b.若18> = lenL> = 3，用4位二進(jìn)制表示(lenL_3)的值，再加一位前綴位1，將IenL分量編碼為1XXXX，并將其存放到c區(qū)。
[0029]c.若lenL>18，用16位二進(jìn)制數(shù)表示IenL的值，將IenL的值存放到d區(qū)，并生成一個(gè)3位二進(jìn)制數(shù)的特殊標(biāo)志011，存放到c區(qū)；
[0030]d.若T_lenC〈4且off〈512，則T_lenC用2位二進(jìn)制數(shù)表示，off用9位二進(jìn)制數(shù)表示，再加上2位前綴位，將(off，T_lenC)編碼為00+ΧΧ以及XXXXXXXXX，并存放到c區(qū)；
[0031]e.若 T_lenC<4 且 512< = off〈8192，則 T_lenC 用 2 位二進(jìn)制數(shù)表示，off 用 13位二進(jìn)制數(shù)表示，再加上2位二進(jìn)制數(shù)01前綴位，將(off，T_lenC)編碼為01+XX以及XXXXXXXXXXXXX，存放到 c 區(qū)；
[0032]f.若 4〈 = T_lenC〈19 且 off〈512，則(T_lenC_4)用 4 位二進(jìn)制數(shù)表示，off 用 9位二進(jìn)制數(shù)表示，再加上3位二進(jìn)制數(shù)前綴位100，將(off，T_lenC)編碼為100+XXXX以及XXXXXXXXX，并將其存放到c區(qū)；
[0033]g.若 4〈 = T_lenC〈19 且 512〈 = off〈8192，則(T_lenC_4)用 4 位二進(jìn)制數(shù)表示，off用13位二進(jìn)制數(shù)表示，再加上2位二進(jìn)制數(shù)前綴位11，將(off，T_lenC)編碼為11+XXXX以及XXXXXXXXXXXXX，存放到c區(qū)；
[0034]h.若 T_lenC〈15 且 off〉= 8192，則 T_lenC 用 4 位二進(jìn)制數(shù)表示，off 用 16 位二進(jìn)制數(shù)表示，再加上3位二進(jìn)制數(shù)前綴位101，將(off，T_lenC)編碼為101+XXXX以及XXXXXXXXXXXXXXXX，存放到 c 區(qū)；
[0035]1.若 T_lenC> = 19 且 off〈512，則 T_lenC 用 16 位二進(jìn)制數(shù)表示，off 用 9 位二進(jìn)制數(shù)表示，再加上3位二進(jìn)制數(shù)前綴位100，將(off，T_lenC)編碼為100+1111以及XXXXXXXXX，存放到c區(qū)，同時(shí)，將16位二進(jìn)制數(shù)表示的T_lenC的值存放到d區(qū)；
[0036]j.若 T_lenC> = 19 且 512〈 = off〈8192，則 T_lenC 用 16 位二進(jìn)制數(shù)表示，off 用13位二進(jìn)制數(shù)表示，再加上2位二進(jìn)制數(shù)前綴位11，將(off，T_lenC)編碼為11+1111以及XXXXXXXXXXXXX，并將其存放到c區(qū)，同時(shí)，將16位二進(jìn)制數(shù)表示的T_lenC的值存放到d區(qū)；
[0037]k.若 T_lenC> = 15 且 off〉= 8192，則 T_lenC 用 16 位二進(jìn)制數(shù)表示，off 用 16位二進(jìn)制數(shù)表示，再加上3位二進(jìn)制數(shù)前綴位101，將(off，T_lenC)編碼為101+1111以及XXXXXXXXXXXXXXXX，存放到c區(qū)，同時(shí)，將16位二進(jìn)制數(shù)表示的T_lenC的值存放到d區(qū)；
[0038]對(duì)所有的三元組(off，T_lenC，lenL)完成編碼以后，形成了 c區(qū)數(shù)據(jù)序列和d區(qū)數(shù)據(jù)序列，c區(qū)和d區(qū)共同構(gòu)成a區(qū)；
[0039]完成編碼，執(zhí)行步驟8 ；
[0040]步驟8:
[0041]在a區(qū)頭部生成若干個(gè)標(biāo)志字節(jié)，然后將a區(qū)和b區(qū)組合在一起，并且在頭部生成若干的標(biāo)志字節(jié)，完成壓縮過(guò)程；
[0042]解壓步驟:
[0043]步驟I)判斷壓縮方法為快速編碼方法壓縮或是緊湊編碼方法，快速編碼方法解壓轉(zhuǎn)至步驟2)執(zhí)行，緊湊編碼方法解壓轉(zhuǎn)至步驟3)執(zhí)行；
[0044]步驟2)快速編碼方法解壓:
[0045]定義三元組(off，lenC，lenL)臨時(shí)區(qū)的單個(gè)三元組表項(xiàng)結(jié)構(gòu)為6字節(jié)結(jié)構(gòu)，第I第2字節(jié)為off，第3第4字節(jié)為lenC，第5第6字節(jié)為lenL，整個(gè)臨時(shí)區(qū)由若干個(gè)連續(xù)的三元組表項(xiàng)組成；
[0046]a區(qū)由c區(qū)和d區(qū)數(shù)據(jù)組成，取c區(qū)數(shù)據(jù)，解析前綴三元組(a，b，c)，根據(jù)a，b，c的值，確定其在d區(qū)對(duì)應(yīng)的(x，y，z)三元組的長(zhǎng)度，并正確解析出x，y，z的值，將x，y，z的值填充到三元組(off，lenC，lenL)的臨時(shí)區(qū)6字節(jié)結(jié)構(gòu)中，直到全部解析完成，將在三元組(off，lenC，lenL)臨時(shí)區(qū)填充若干個(gè)三元組(off，lenC，lenL)6字節(jié)結(jié)構(gòu)，形成完整的三元組(off，lenC，lenL) 6字節(jié)結(jié)構(gòu)列表；
[0047]然后，對(duì)于三元組(off，lenC，lenL) 6字節(jié)結(jié)構(gòu)列表中的第二個(gè)分量IenC進(jìn)行修正，令C_lenC = lenC+4,然后把C_lenC填充到IenC的位置，取代IenC的值；
[0048]然后，取第一個(gè)三元組(off，C_lenC，lenL)，將b區(qū)原始碼從第一個(gè)原始碼開(kāi)始，復(fù)制IenL的長(zhǎng)度到輸出空間，再根據(jù)off計(jì)算得到復(fù)制碼首字符在輸出空