高效无损压缩算法的研究与实现

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随着信息技术的飞速发展,数字信息开始爆炸式增长,计算机需要处理和存储的数据越来越多,有些数据甚至超出了硬件设备可以存储和处理的范围。为了更好的处理与存储数据,数据压缩是十分必要的。数据压缩能够有效的减少数据量,为数据的处理和传输提供方便。数据压缩的一个重要研究方向是无损数据压缩。本论文简要介绍了无损压缩技术的发展历程以及研究现状,同时给出了一些主流无损压缩算法的基本原理。这些算法都是针对普通数据设计的,在压缩内存数据效果一般。本论文针对内存数据特点提出了基于LZO与RLE的无损压缩算法。游程编码(RLE)算法对连续相同字符压缩率高,而对其他普通数据压缩率低;LZO算法对普通数据压缩率高而对连续相同字符压缩率低。本论文设计一种结合两者优势的压缩格式,并给出了基于LZO与RLE的无损压缩算法的基本流程,此算法对既存在连续相同字符又存在普通数据的文件有很好的压缩效果。通过分析计算机设备的内存数据可知,内存数据中存在大量的四字节重复,可以利用内存数据的这个特性,采用四字节扫描方式来压缩内存数据以提高算法速度。为此本论文提出了基于字典的内存数据快速无损压缩算法,并设计了配合这种扫描方式的压缩格式和结合内存数据特征的哈希函数。此算法致力于提高对内存数据的压缩与解压缩速度,适用于实时性要求比较高的场合。实验结果表明,基于LZO与RLE的无损压缩算法,在压缩存在连续相同字符的文件时,压缩率比LZO算法有8%的提高。基于字典的内存数据快速无损压缩算法,在各种计算机平台上,压缩与解压缩速度都能比目前最快的LZO算法快一倍左右,具有十分广阔的应用前景。
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