【数据压缩-实验3】LZW编码

• 编码

void LZWEncode( FILE *fp, BITFILE *bf){int character;int string_code;int index;unsigned long file_length;fseek( fp, 0, SEEK_END);file_length = ftell( fp);fseek( fp, 0, SEEK_SET);BitsOutput( bf, file_length, 4*8);InitDictionary();string_code = -1;while( EOF!=(character=fgetc( fp))){index = InDictionary( character, string_code);if( 0<=index){	// string+character in dictionarystring_code = index;}else{	// string+character not in dictionaryoutput( bf, string_code);if( MAX_CODE > next_code){	// free space in dictionary// add string+character to dictionaryAddToDictionary( character, string_code);}string_code = character;}}output( bf, string_code);
}

• 解码

void LZWDecode( BITFILE *bf, FILE *fp){int character = 0;int new_code, last_code;int phrase_length;unsigned long file_length;file_length = BitsInput(bf, 4 * 8);if (-1 == file_length) file_length = 0;InitDictionary();last_code = -1;while (0 < file_length) {new_code = input(bf);if (new_code >= next_code) { // this is the case CSCSC( not in dict)d_stack[0] = character;phrase_length = DecodeString(1, last_code);}else {phrase_length = DecodeString(0, new_code);}character = d_stack[phrase_length - 1];while (0 < phrase_length) {phrase_length--;fputc(d_stack[phrase_length], fp);file_length--;}if (MAX_CODE > next_code) {// add the new phrase to dictionaryAddToDictionary(character, last_code);}last_code = new_code;}
}

3.主函数

int main( int argc, char **argv){FILE *fp;BITFILE *bf;/*传参格式：argv[1]:D或E表示解码或编码argv[2]:输入文件的路径及名称argv[3]:输出文件的路径及名称*/if( 4>argc){fprintf( stdout, "usage: \n%s   \n", argv[0]);fprintf( stdout, "\t: E or D reffers encode or decode\n");fprintf( stdout, "\t: input file name\n");fprintf( stdout, "\t: output file name\n");return -1;}if( 'E' == argv[1][0]){ // do encodingfp = fopen( argv[2], "rb");bf = OpenBitFileOutput( argv[3]);if( NULL!=fp && NULL!=bf){LZWEncode( fp, bf);fclose( fp);CloseBitFileOutput( bf);fprintf( stdout, "encoding done\n");}printf("Encode dictionary:\n");PrintDictionary();}else if( 'D' == argv[1][0]){	// do decodingbf = OpenBitFileInput( argv[2]);fp = fopen( argv[3], "wb");if( NULL!=fp && NULL!=bf){LZWDecode( bf, fp);fclose( fp);CloseBitFileInput( bf);fprintf( stdout, "decoding done\n");}printf("Decode dictionary:\n");PrintDictionary();}else{	// otherwisefprintf( stderr, "not supported operation\n");}return 0;
}

• 实验结果

1.测试LZW编码算法，输出编码文件

以上述文本文件作为输入，设置命令行参数如下：

运行成功后打开编码后的文本文件：

输出词典（一共353个词条）：

 2.对上述编码文件进行解码

 设置命令行参数如下：

可以成功解码得到原文件且词典相同：

 3.测试10种不同格式的文件，分析压缩效率

 由以上数据观察到不同文件的压缩率差别非常的大，并且有很多文件在利用词典编码之后反而比原文件大了，这体现出了LZW编码的弊端，即当文件中重复字符较少时，需要构建的词典较大，反而会使压缩后的文件变大，从而达不到压缩的目的，故LZW编码要谨慎使用。

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