So implementieren Sie den LZW-Komprimierungsalgorithmus in C#

So implementieren Sie den LZW-Komprimierungsalgorithmus in C#

Einführung:
Mit dem kontinuierlichen Datenwachstum sind Datenspeicherung und -übertragung zu einer wichtigen Aufgabe geworden. Der LZW-Komprimierungsalgorithmus (Lempel-Ziv-Welch) ist ein häufig verwendeter verlustfreier Komprimierungsalgorithmus, der die Datengröße effektiv reduzieren kann. In diesem Artikel wird die Implementierung des LZW-Komprimierungsalgorithmus in C# vorgestellt und spezifische Codebeispiele gegeben.

1. Prinzip des LZW-Komprimierungsalgorithmus
   Der LZW-Komprimierungsalgorithmus ist ein Wörterbuchkomprimierungsalgorithmus. Sein Grundprinzip besteht darin, die im Eingabedatenstrom auftretende kontinuierliche Zeichenfolge einer eindeutigen Codierung zuzuordnen. Beim Komprimieren wird die Zeichenfolge nach und nach zum Wörterbuch hinzugefügt und die entsprechende Codierung ausgegeben. Beim Dekomprimieren wird die entsprechende Zeichenfolge im Wörterbuch durch Codierung und Ausgabe gefunden. Der Kern des Algorithmus besteht darin, das Wörterbuch kontinuierlich zu aktualisieren, damit es mit dem Eingabedatenstrom übereinstimmen kann.
2. Schritte zur Implementierung des LZW-Komprimierungsalgorithmus
   (1) Wörterbuch initialisieren: Initialisieren Sie jedes Zeichen im Eingabedatenstrom mit einer unabhängigen Codierung.
   (2) Lesen Sie das erste Zeichen im Eingabedatenstrom als aktuelles Zeichen.
   (3) Wiederholen Sie die folgenden Schritte bis zum Ende des Datenflusses:
   a. Lesen Sie das nächste Zeichen und fügen Sie das aktuelle Zeichen und das nächste Zeichen zu einer neuen Zeichenfolge zusammen.
   b. Wenn die Zeichenfolge bereits im Wörterbuch vorhanden ist, aktualisieren Sie das aktuelle Zeichen auf die neue Zeichenfolge und fahren Sie mit dem Lesen des nächsten Zeichens fort.
   c. Wenn die Zeichenfolge nicht im Wörterbuch vorhanden ist, geben Sie das aktuelle Zeichen aus, fügen Sie die neue Zeichenfolge zum Wörterbuch hinzu und aktualisieren Sie das aktuelle Zeichen auf das nächste Zeichen.
   (4) Geben Sie die verbleibenden aktuellen Zeichen aus.
3. C#-Codebeispiel
   Das Folgende ist ein Codebeispiel für die Implementierung des LZW-Komprimierungsalgorithmus in C#:

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text;

class LZWCompression
{
    public static List<int> Compress(string data)
    {
        Dictionary<string, int> dictionary = new Dictionary<string, int>();
        List<int> compressedData = new List<int>();

        int currentCode = 256;

        for (int i = 0; i < 256; i++)
        {
            dictionary.Add(((char)i).ToString(), i);
        }

        string currentString = "";

        foreach (char c in data)
        {
            string newString = currentString + c;

            if (dictionary.ContainsKey(newString))
            {
                currentString = newString;
            }
            else
            {
                compressedData.Add(dictionary[currentString]);
                dictionary.Add(newString, currentCode);
                currentCode++;
                currentString = c.ToString();
            }
        }

        if (currentString != "")
        {
            compressedData.Add(dictionary[currentString]);
        }

        return compressedData;
    }

    public static string Decompress(List<int> compressedData)
    {
        Dictionary<int, string> dictionary = new Dictionary<int, string>();
        StringBuilder decompressedData = new StringBuilder();

        int currentCode = 256;

        for (int i = 0; i < 256; i++)
        {
            dictionary.Add(i, ((char)i).ToString());
        }

        int previousCode = compressedData[0].Value.ToString();

        decompressedData.Append(dictionary[previousCode]);

        for (int i = 1; i < compressedData.Count; i++)
        {
            int currentCode = compressedData[i];

            if (dictionary.ContainsKey(currentCode))
            {
                decompressedData.Append(dictionary[currentCode]);
                string newEntry = dictionary[previousCode] + dictionary[currentCode][0];
                dictionary.Add(currentCode, newEntry);
                previousCode = currentCode;
            }
            else
            {
                string newEntry = dictionary[previousCode] + dictionary[previousCode][0];
                decompressedData.Append(newEntry);
                dictionary.Add(currentCode, newEntry);
                previousCode = currentCode;
            }
        }

        return decompressedData.ToString();
    }
}

Das Folgende ist ein Beispiel für die Verwendung des LZW-Komprimierungsalgorithmus:

using System;
using System.Collections.Generic;

class Program
{
    static void Main(string[] args)
    {
        string originalData = "AAAAABBBBCCCCCDDDDDEE";
        
        Console.WriteLine("原始数据： " + originalData);
        
        List<int> compressedData = LZWCompression.Compress(originalData);
        
        Console.WriteLine("压缩后的数据： " + string.Join(",", compressedData));

        string decompressedData = LZWCompression.Decompress(compressedData);

        Console.WriteLine("解压缩后的数据： " + decompressedData);

        Console.ReadLine();
    }
}

Im obigen Codebeispiel verwenden wir die LZWCompression类进行了数据的压缩与解压缩，其中压缩使用了Compress方法，解压缩使用了Decompress-Methode.

Fazit:
Dieser Artikel stellt die Implementierung des LZW-Komprimierungsalgorithmus in C# vor und gibt spezifische Codebeispiele. Der LZW-Komprimierungsalgorithmus ist ein häufig verwendeter und effektiver verlustfreier Komprimierungsalgorithmus, der uns dabei helfen kann, die Datengröße zu reduzieren und die Effizienz der Datenspeicherung und -übertragung zu verbessern.

Das obige ist der detaillierte Inhalt vonSo implementieren Sie den LZW-Komprimierungsalgorithmus in C#. Für weitere Informationen folgen Sie bitte anderen verwandten Artikeln auf der PHP chinesischen Website!