數(shù)據(jù)壓縮算法電訊技術(shù)論文

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1．常用數(shù)據(jù)壓縮算法

1．1Huffman編碼

哈夫曼編碼是無損壓縮當(dāng)中最好的方法。它使用預(yù)先二進(jìn)制描述來替換每個(gè)符號(hào)，長(zhǎng)度由特殊符號(hào)出現(xiàn)的頻率決定。基本的原理是為每個(gè)符號(hào)找到新的二進(jìn)制表示，從而通常符號(hào)使用很少的位，不常見的符號(hào)使用較多的位。

1．2LZW壓縮算法

LZW是Lempel—Ziv—Welch的縮寫，主要用于圖像數(shù)據(jù)壓縮．對(duì)于簡(jiǎn)單平滑圖像且噪聲小的信號(hào)源具有較高的壓縮比，并且其壓縮和解壓縮速度也比較快。

1．3算數(shù)編碼

Huffman編碼解決的是整數(shù)位編碼問題，而這一點(diǎn)有時(shí)可能成為一個(gè)問題。例如，如果一個(gè)字符的概率是1/3，則編碼該字符的最優(yōu)位數(shù)是1.6位左右但Huffman編碼卻必須給代碼指定1位或2位，而無論哪一種選擇都將導(dǎo)致比理論上可能的長(zhǎng)度更長(zhǎng)的壓縮信息。

1．4PPM數(shù)據(jù)解壓縮算法

PPM(PredictionbyPartialMatching)是一種上下文統(tǒng)計(jì)模型技術(shù)。它根據(jù)輸入字符串中一定長(zhǎng)度的上下文后面字符出現(xiàn)的次數(shù)，得出每個(gè)上下文的預(yù)測(cè)概率，然后利用多個(gè)上下文模型來得出輸入字符出現(xiàn)的概率，最后根據(jù)該概率用算術(shù)編碼對(duì)該字符進(jìn)行編碼。根據(jù)最近輸入的字符，來預(yù)測(cè)即將輸入的下一個(gè)字符，可以達(dá)到數(shù)據(jù)壓縮的目的。PPM就是利用了這種方法。利用最近輸入的幾個(gè)字符(叫做上下文模型)，來預(yù)測(cè)下一個(gè)字符。其中，上下文模型的長(zhǎng)度k可以從0到已輸入字符的最大長(zhǎng)度k不等。對(duì)于k長(zhǎng)度的上下文模型來說，首先要計(jì)算在已輸入字符串中，每個(gè)k長(zhǎng)度的子串后面不同的字符出現(xiàn)的次數(shù)，然后可以得到該上下文模型的預(yù)測(cè)概率。預(yù)測(cè)概率主要用于計(jì)算在該上下文模型后面輸入字符出現(xiàn)的概率，以便于用算術(shù)編碼對(duì)該字字符進(jìn)行編碼。這樣每個(gè)不同長(zhǎng)度的上下文模型可以得到相應(yīng)的預(yù)測(cè)概率。因?yàn)槊總€(gè)模型具有不同的k值。在計(jì)算輸入字符出現(xiàn)的概率時(shí)，一般都是從最長(zhǎng)的模型開始的。對(duì)于某個(gè)k長(zhǎng)度的模型來說，當(dāng)輸入的字符已經(jīng)被該上下文模型預(yù)測(cè)出時(shí)，該輸入字符出現(xiàn)的概率就是預(yù)測(cè)概率。而當(dāng)一個(gè)新字符，也就是說該上下文模型不能預(yù)測(cè)出的字符出現(xiàn)時(shí)，輸入字符出現(xiàn)的概率就無法得到，也就不能對(duì)該字符進(jìn)行編碼。這時(shí)，就需要用到”跳轉(zhuǎn)”(Esc)概率將不同長(zhǎng)度上下文模型各自的預(yù)測(cè)概率聯(lián)系起來?！碧D(zhuǎn)”概率就可以將模型從k跳f,lk一1，看k一1長(zhǎng)度的模型能不能預(yù)測(cè)出該字符。如果可以，該字符的概率就是”跳轉(zhuǎn)”概率k一1模型的預(yù)測(cè)概率；如果不能，”跳轉(zhuǎn)”過程將一直進(jìn)行直到某個(gè)模型可以預(yù)測(cè)出該字符。有了”跳轉(zhuǎn)”機(jī)制以后，某個(gè)字符的預(yù)測(cè)概率就由可以預(yù)測(cè)出該字符模型和它以前的所有模型中的”跳轉(zhuǎn)”概率來決定。為了保證無論出現(xiàn)什么字符，最后”跳轉(zhuǎn)”過程都能結(jié)束，最低長(zhǎng)度的模型中必須包括字母表中所有的字符。根據(jù)計(jì)算”跳轉(zhuǎn)”概率的方法不同，PPM算法有很多類型，有A，B，C，D，P等形式。

2．詞庫壓縮程序的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)

2．1選擇PPMD算法為詞庫解壓縮算法的依據(jù)

根據(jù)計(jì)算”逃避”或“跳轉(zhuǎn)”概率的方法不同，PPM算法有很多類型，有A，B，C，D，P等形式。PPMD算法在運(yùn)行時(shí)，對(duì)內(nèi)存的要求不是特別高，運(yùn)行速度比較快。PPMD算法的階數(shù)可以取1-16的階數(shù)。當(dāng)階數(shù)落在2-3范圍時(shí)的壓縮率跟ZIP，BZIP2可比較，階數(shù)在4-6范圍之內(nèi)時(shí)，壓縮率比ZIP,BZIP2快，而且運(yùn)行速度比ZIP,BZIP2快。在高階數(shù)范圍8-16之內(nèi)時(shí)，PPMD算法各方面的表現(xiàn)極為突出。因此，在此系統(tǒng)的詞庫壓縮程序中使用了PPMD算法，并且把階數(shù)選為16。2．2詞庫壓縮程序的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)詞庫壓縮程序思路：使用Dao技術(shù)操作數(shù)據(jù)庫。當(dāng)用戶選擇某數(shù)據(jù)庫時(shí)，首先檢查次數(shù)據(jù)庫是否包含名稱為DictTag和Tags的兩個(gè)數(shù)據(jù)表。當(dāng)用戶選擇某個(gè)數(shù)據(jù)表時(shí)檢查該表是否符合壓縮程序的要求。若不符合，則提示給用戶。選擇好壓縮的數(shù)據(jù)表之后，首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。在分析過程中主要完成單詞和解釋字符串的長(zhǎng)度，寫入壓縮文件時(shí)使用的數(shù)據(jù)包編號(hào)的計(jì)算等。壓縮后的詞庫的名稱填寫，源語言和目標(biāo)語言的選擇，排序規(guī)則的選擇等。其中，排序表必須為Excel文件，而且表的結(jié)構(gòu)也要符合規(guī)定。生成詞庫文件時(shí)，首先讀取單詞和單詞的長(zhǎng)度和解釋的長(zhǎng)度，先把這些寫入文件，然后再把單詞解釋部分壓縮后寫入詞庫文件。

3．小結(jié)

對(duì)數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)進(jìn)行了論述，還有提出了基于PPMD算法的詞庫壓縮程序的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過程。