LZW压缩与解压

LZW压缩算法

LZW算法流程图

核心：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 ωK∈T=>；ω

T。

压缩算法：

步骤1： 开始时的词典包含所有可能的根(Root)，而当前前缀P是空的；
　　步骤2： 当前字符(C) ：=字符流中的下一个字符；
　　步骤3： 判断缀-符串P+C是否在词典中
　　(1) 如果“是”：P ：= P+C // (用C扩展P) ；
　　(2) 如果“否”
　　① 把代表当前前缀P的码字输出到码字流;
　　② 把缀-符串P+C添加到词典;
　　③ 令P ：= C //(现在的P仅包含一个字符C);
　　步骤4： 判断码字流中是否还有码字要译
　　(1) 如果“是”，就返回到步骤2；
　　(2) 如果“否”
　　① 把代表当前前缀P的码字输出到码字流;
　　② 结束。

LZW解压算法

解压算法：

(1)译码开始时Dictionary包含所有的根。

(2)读入在编码数据流中的第一个码字 cW(它表示一个Root)。

(3)输出String.cW到字符数据流Charstream。

(4)使pW=cW 。

(5)读入编码数 据流 的下一个码字cW 。

(6)目前在字典中有String.cW吗?

YES：1)将String．cW输出给字符数据流；

2)使P=String.pW；

3)使C=String.cW的第一个字符；

4)将字符 串P+C添 加进Dictionray。

NO ：1)使P=String.pW ；

2)使C=String.pW的第一个字符；

3)将字符串P+C输出到字符数据流并将其添加进Dictionray(现在它与cW相一致)。

(7)在编码数据 流中还有Codeword吗?

YES：返回(4)继 续进行 译码 。

NO：结束译码 。
 

#define _CRT_SECURE_NO_WARNINGS#include<iostream>#include<string>#include<fstream>#include<vector>#include<algorithm>#include<queue>#include<time.h>#include<map>using namespace std;class LZW{private:double B_bit = 0;double C_bit = 0;string filename;//文件名map<unsigned short, string>form;//压缩表map<string, unsigned short>find_string;public:LZW();void initialize_form_findP();void compress();//压缩void decompress();//解压void action();//外部接口};LZW::LZW(){cout << "LZW压缩" << endl;cout << "请输入要压缩的文件名：";getline(cin, filename);}void LZW::initialize_form_findP(){string P;for (int i = -128; i < 128; i++){P.push_back(i);form.insert(pair<unsigned short, string>(i, P));find_string.insert(pair<string, unsigned short>(P, i));P.clear();}}void LZW::compress(){ofstream fin("LZW.bin", ios::binary);if (fin.is_open() == false){cout << "不能打开LZW.bin" << endl;return;}FILE *f = fopen(filename.c_str(), "rb+");if (f == NULL){cout << "不能打开" << filename << endl;return;}char nextChar;string test, P;int count = 128;while (fread(&nextChar, sizeof(char), 1, f))//LZW压缩算法{B_bit++;test = P + nextChar;map<string, unsigned short>::iterator it1;it1 = find_string.find(test);if (it1 == find_string.end()){map<string, unsigned short>::iterator it2;it2 = find_string.find(P);fin.write((char*)&it2->second, sizeof(unsigned short));form.insert(pair<unsigned short, string>(count, test));find_string.insert(pair<string, unsigned short>(test, count));P = nextChar;count++;}else{P += nextChar;}}B_bit *= 8;map<string, unsigned short>::iterator it;it = find_string.find(P);fin.write((char*)&it->second, sizeof(unsigned short));fclose(f);fin.close();}void LZW::decompress()//解压{ifstream fin("LZW.bin", ios::binary);if (!fin.is_open()){cout << "不能打开LZW.bin" << endl;return;}ofstream fout("LZW decompress.txt");if (!fout.is_open()){cout << "不能打开LZW decompress.txt" << endl;return;}string P;map<unsigned short, string>dictionary;//解压字典for (int i = -128; i < 128; i++){P.push_back(i);dictionary.insert(pair<unsigned short, string>(i, P));P.clear();}unsigned short cW, pW;//解压算法fin.read((char*)&cW, sizeof(unsigned short));C_bit++;map<unsigned short, string>::iterator it;it = dictionary.find(cW);P = it->second;fout << P;pW = cW;int count = 128;char C;while (fin.read((char*)&cW, sizeof(unsigned short))){C_bit++;it = dictionary.find(cW);if (it == dictionary.end()){it = dictionary.find(pW);P = it->second;C = P[0];dictionary.insert(pair<unsigned short, string>(count, P + C));count++;fout << P + C;}else{P = it->second;fout << P;C = P[0];it = dictionary.find(pW);P = it->second;dictionary.insert(pair<unsigned short, string>(count, P + C));count++;}pW = cW;}C_bit *= 16;fin.close();fout.close();}void LZW::action(){time_t start, end;time(&start);initialize_form_findP();compress();time(&end);cout << "LZW 压缩时间:" << end - start << "s" << endl;time(&start);decompress();time(&end);cout << "LZW 解压时间:" << end - start << "s" << endl;double answer = C_bit / B_bit;answer /= 0.01;cout << "LZW压缩比：" << answer << "%" << endl;}int main(){    LZW lzw;    lzw.action();    system("pause");    return 0;}