【導(dǎo)讀】件越來(lái)越大，越來(lái)越多。如何讓有限的磁盤(pán)空間容納更多的數(shù)據(jù)成為需要解決的。一方面，高速發(fā)展的存儲(chǔ)技術(shù)以提高磁盤(pán)容量來(lái)解決這樣的需求，但隨著。網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下數(shù)據(jù)傳遞的產(chǎn)生以及帶寬的限制，大容量數(shù)據(jù)問(wèn)題日益突出。子，這就是壓縮目的。本論文主要研究文件的無(wú)損壓縮技術(shù)，并簡(jiǎn)要介紹了文件。壓縮的分類(lèi)、幾種常用的無(wú)損壓縮格式和常用的壓縮算法。運(yùn)用LZ77字典算法、用戶(hù)可以根據(jù)自己的需求，使。用此程序方便地對(duì)文件進(jìn)行壓縮或者解壓縮操作。

　　

【正文】 ......... IV 開(kāi)發(fā)環(huán)境 ......................................................................................................... IV 3 總體設(shè)計(jì) ................................................................................................................. IV 程序功能 模塊 ....................................................................................................V 模塊分析與流程圖 .............................................................................................V 壓縮模塊 .....................................................................................................V 解壓縮模塊 ............................................................................................... VI 程序中各個(gè)類(lèi)的初步定義 ............................................................................... VII 4 詳細(xì)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) .................................................................................................... VIII 壓縮的程序流程 ............................................................................................ VIII 解壓縮的程序流程 ........................................................................................... IX 主函數(shù)代碼 ...................................................................................................... X gzip 壓縮模塊代碼 ...................................................................................... X ungzip 解壓縮模塊代碼 .............................................................................. XI 程序界面設(shè)計(jì) ................................................................................................. XII 5 軟件系統(tǒng)測(cè)試 .......................................................................................................XVII 運(yùn)行環(huán)境 ......................................................................................................XVII 測(cè)試方法 ......................................................................................................XVII 測(cè)試結(jié)果 ......................................................................................................XVII 使用程序?qū)?txt 文件壓縮 .........................................................................XVII 使用程序?qū)?bmp 圖象文件壓縮 ............................................................. XVIII 使用程序?qū)?doc 文件壓縮 ..................................................................... XVIII 結(jié) 論 .........................................................................................................................XIX 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................XIX 致 謝 ....................................................................................................................... XX 聲 明 ......................................................................................................................XXI 6 引言 課題背景 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，信息技術(shù)越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到社會(huì)的各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域，互聯(lián)網(wǎng)深刻地改變著人們的生活方式，推動(dòng)著人類(lèi)文明的進(jìn)步。伴隨著信息技術(shù)的普及和發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)覆蓋了社會(huì)政治、經(jīng)濟(jì)、文化、生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域 ，這種普及日常生活和工作更加的方便、文化娛樂(lè)方式更加的多樣化 。 但是，在信息技術(shù)的飛速發(fā)展下，文件的信息量不斷增加的背景下，文件的存儲(chǔ)和拷貝要求能夠保持?jǐn)?shù)據(jù)的意思不變的情況下縮小容量，這就需要有壓縮與解壓縮來(lái)實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程。本論文通過(guò)對(duì)一種壓縮與解壓縮方法的實(shí)踐，對(duì)這種算法的實(shí)現(xiàn)過(guò)程進(jìn)行研究。 國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的研究成果 文件壓縮格式現(xiàn)在已有許多種，最流行的有如下幾種： ZIP：我們可以利用 WinZip 對(duì) ZIP 文件進(jìn)行解壓、釋放等操作，還可以用它來(lái)處理 ARJ、 ARC、 CAB、 LZH 等多種不同格式的壓縮文件，從而大大地 方便了用戶(hù)的操作。 RAR：是一種高效快速的文件壓縮格式，但不被大多數(shù)文件壓縮程序支持，WinRAR 是在 Windows 下處理 RAR 格式文件的最好工具。 ARJ：由 DOS 下曾經(jīng)紅極一時(shí)的壓縮軟件 ARJ 壓縮而成的文件格式，它具有功能強(qiáng)大、壓縮率高等優(yōu)點(diǎn)。到了現(xiàn)在的 Windows 時(shí)代，它已經(jīng)沒(méi)有了往日的輝煌。 CAB： 是 Windows 98 新增的一種特殊壓縮文件格式，主要用于對(duì)有關(guān)軟件安裝盤(pán)中的文件進(jìn)行壓縮，其特點(diǎn)是壓縮率非常高 (可能是目前最高的 )，但一經(jīng)壓縮就不能再進(jìn)行任何增加、刪除、替換等修改，也就是說(shuō)它的壓 縮包具有 “ 只讀 ”屬性。我們也可使用 WinZip 對(duì) CAB壓縮包進(jìn)行操作。 UU/UUE：漢字編碼方式，它們?cè)臼?Unix 系統(tǒng)中使用的一種編碼方式，后來(lái)被改寫(xiě)到 DOS 中，我們?cè)趥魉椭形泥]件時(shí)只須事先使用該方式進(jìn)行編碼，此后就能順利通過(guò)只能處理 7位編碼的郵件服務(wù)器，從而解決了漢字的傳輸問(wèn)題。 ACE：一種新式的壓縮程序，壓縮比很高。 以上的壓縮格式是可逆的，在解壓縮之后，可以將被壓縮的文件還原成以前未壓縮的文件。另外還有一種不可逆的壓縮格式，如 MP MPEG、 JPG 等音頻、視頻、圖像格式的文件都采用了這種壓縮技 術(shù)，從理論上來(lái)說(shuō)它們也應(yīng)該算壓縮文件，不過(guò)它們所采用的壓縮方式與前面講的并不相同，這里簡(jiǎn)單地介紹一下： JPEG： JPEG 全名為 Joint Photographic Experts Group，它是一個(gè)在國(guó)際 標(biāo)準(zhǔn)組織 (ISO)下從事靜態(tài)影像壓縮標(biāo)準(zhǔn)制定的委員會(huì)。它制定出了第一套國(guó)標(biāo)靜態(tài)影像壓縮標(biāo)準(zhǔn)： ISO 109181 就是我們俗稱(chēng)的 JPEG 了。 由于 JPEG 優(yōu)良的品質(zhì)，使得它在短短的幾年內(nèi)就獲得極大的成功，目前網(wǎng)站上 80%的影像都是采用JPEG 的壓縮標(biāo)準(zhǔn)。 JPEG 2021：正式名稱(chēng)為 “ISO 15 444” ，同樣是由 JPEG 組織負(fù)責(zé)制定。 JPEG 2021 與傳統(tǒng) JPEG 最大的不同，在于它放棄了 JPEG 所采用的以離散余弦轉(zhuǎn)換為主的區(qū)塊編碼方式，而改以小波轉(zhuǎn)換為主的多解析編碼方式。其壓縮率比 JPEG高約 30%左右，同時(shí)支持有損和無(wú)損壓縮，無(wú)損壓縮對(duì)保存一些重要圖片十分有用。 MP3： MP3 全稱(chēng)是 MPEG 1 Layer 3，是一種高性能的聲音壓縮編碼方案，它可以做出超小 “ 體積 ” 的音樂(lè)文件，大小只是原始音頻數(shù)據(jù)的 1/10 到 1/12。但人耳聽(tīng)起來(lái)，效果卻沒(méi)有太大差異。 MPEG： MPEG 是 Moving Pictures Experts Group(動(dòng)態(tài)圖像專(zhuān)家組 )的縮寫(xiě)?，F(xiàn)在使用的有 4個(gè)版本： MPEG MPEG MPEG MPEG4。 7 壓縮與解壓縮程序分析 需求分析 文件的壓縮與解壓縮，要能方便地進(jìn)行，要完成的功能包括壓縮功能，解壓縮功能，選擇文件路徑，選擇操作方案，選擇新文件保存路徑 。 此程序還要在壓縮成功后顯示被壓縮文件的大小，并對(duì)非法操作給出提示。 用戶(hù)可以選擇文件進(jìn)行壓 縮或解壓縮操作，并選擇生成保存路徑，默認(rèn)的保存路徑為原文件目錄，壓縮的生成文件以原文件加 .gzip 后綴命名，在解壓縮操作中， 若輸入文件不是 gzip 格式的壓縮文件，則提示 gzip 文件格式不對(duì)。 程序的基本設(shè)計(jì)原則有：方便性原則、功能實(shí)用性原則和開(kāi)放性原則等。程序設(shè)計(jì)時(shí)采用較好的壓縮技術(shù)，能保證文件壓縮的壓縮比和可恢復(fù)性，確保程序有較長(zhǎng)的生命周期。 本程序的總體目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)文件壓縮與解壓縮的便捷操作，因此需要有便捷的操作界面。 使用的算法理論 LZ77算法簡(jiǎn)介 這一算法是由 Jacob Ziv 和 Abraham Lempel 于 1977 年提出，所以命名為L(zhǎng)Z77。 這種算法模型也被稱(chēng)為 “ 滑動(dòng)字典 ” 模型或 “ 滑動(dòng)窗口 ” 模型。 壓縮的模型如圖 1： 圖 1 壓縮中的 LZ77算法模型圖 在最遠(yuǎn)匹配位置和當(dāng)前處理位置之間是可以用來(lái)查找匹配的 “ 字典 ” 區(qū)域，隨著壓縮的進(jìn)行， “ 字典 ” 區(qū)域從待壓縮文件的頭部不斷地向后滑動(dòng)，直到達(dá)到文件的尾部，短語(yǔ)式壓縮也就結(jié)束了。 解壓縮的模型如圖 2： 圖 2 解壓縮中的 LZ77算法模型圖 Huffman 算法簡(jiǎn)介 David Albert Huffman（哈夫曼 /赫夫曼 /霍夫曼）在 MIT 攻讀博士學(xué)位期間于 1952 年提出了一種從下到上的編碼方法，現(xiàn)在被稱(chēng)為 Huffman 編碼，它是一種統(tǒng)計(jì)最優(yōu)的變碼長(zhǎng)符號(hào)編 碼，讓最頻繁出現(xiàn)的符號(hào)具有最短的編碼。 Huffman 編碼的過(guò)程具體編碼步驟為： (1)將符號(hào)按概率從小到大順序從左至右排列葉節(jié)點(diǎn)； (2)連接兩個(gè)概率最小的頂層節(jié)點(diǎn)來(lái)組成一個(gè)父節(jié)點(diǎn)，并在到左右子節(jié)點(diǎn)的兩條連線上分別標(biāo)記 0 和 1； (3)重復(fù)步驟 2，直到得到根節(jié)點(diǎn)，形成一棵二叉樹(shù)； (4)從根節(jié)點(diǎn)開(kāi)始到相應(yīng)于每個(gè)符號(hào)的葉節(jié)點(diǎn)的 0/1 串，就是該符號(hào)的二進(jìn)制編碼。 由于符號(hào)按概率大小的排列既可以從左至右、又可以從右至左，而且左右分枝哪個(gè)標(biāo)記為 0哪個(gè)標(biāo)記為 1是無(wú)關(guān)緊要的，所以最后的編碼結(jié)果可能不唯一，但這僅僅是分配 的代碼不同，而代碼的平均長(zhǎng)度是相同的。 編碼式壓縮利用各個(gè)單字節(jié)使用頻率不一樣的傾向，使定長(zhǎng)編碼變?yōu)椴欢ㄩL(zhǎng)編碼，給使用頻率高的字節(jié)更短的編碼，使用頻率低的字節(jié)更長(zhǎng)的編碼，起到壓縮的效果。由于 Huffman 編碼為根結(jié)點(diǎn)到葉子結(jié)點(diǎn)路徑上的 0和 1的序列，而一個(gè)葉子結(jié)點(diǎn)的路徑不可能是另一個(gè)葉子結(jié)點(diǎn)路徑的前綴，因此一個(gè) Huffman 編碼不可能為另一個(gè) Huffman 編碼的前綴，這就保證了 Huffman 編碼是可以區(qū)分的。由于用 Huffman 算法建立起來(lái)的樹(shù)總是一棵最優(yōu)二叉樹(shù)，因此這又讓 Huffman 編碼能夠?qū)嶋H應(yīng)用到壓縮 中。 GZIP算法原理分析 GZIP 使用 deflate 算法進(jìn)行壓縮。 zlib，以及圖形格式 p