【導讀】件越來越大，越來越多。如何讓有限的磁盤空間容納更多的數(shù)據(jù)成為需要解決的。一方面，高速發(fā)展的存儲技術以提高磁盤容量來解決這樣的需求，但隨著。網(wǎng)絡環(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)問題日益突出。子，這就是壓縮目的。本論文主要研究文件的無損壓縮技術，并簡要介紹了文件。壓縮的分類、幾種常用的無損壓縮格式和常用的壓縮算法。運用LZ77字典算法、用戶可以根據(jù)自己的需求，使。用此程序方便地對文件進行壓縮或者解壓縮操作。

　　

【正文】 ......... IV 開發(fā)環(huán)境 ......................................................................................................... IV 3 總體設計 ................................................................................................................. 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 程序中各個類的初步定義 ............................................................................... VII 4 詳細設計和實現(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 程序界面設計 ................................................................................................. XII 5 軟件系統(tǒng)測試 .......................................................................................................XVII 運行環(huán)境 ......................................................................................................XVII 測試方法 ......................................................................................................XVII 測試結(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 ......................................................................................................................XIX 致 謝 ....................................................................................................................... XX 聲 明 ......................................................................................................................XXI 6 引言 課題背景 隨著科學技術的進步，信息技術越來越廣泛地應用到社會的各個行業(yè)和領域，互聯(lián)網(wǎng)深刻地改變著人們的生活方式，推動著人類文明的進步。伴隨著信息技術的普及和發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)技術覆蓋了社會政治、經(jīng)濟、文化、生產(chǎn)的各個領域 ，這種普及日常生活和工作更加的方便、文化娛樂方式更加的多樣化 。 但是，在信息技術的飛速發(fā)展下，文件的信息量不斷增加的背景下，文件的存儲和拷貝要求能夠保持數(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實現(xiàn)這個過程。本論文通過對一種壓縮與解壓縮方法的實踐，對這種算法的實現(xiàn)過程進行研究。 國內(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 ZIP 文件進行解壓、釋放等操作，還可以用它來處理 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)紅極一時的壓縮軟件 ARJ 壓縮而成的文件格式，它具有功能強大、壓縮率高等優(yōu)點。到了現(xiàn)在的 Windows 時代，它已經(jīng)沒有了往日的輝煌。 CAB： 是 Windows 98 新增的一種特殊壓縮文件格式，主要用于對有關軟件安裝盤中的文件進行壓縮，其特點是壓縮率非常高 (可能是目前最高的 )，但一經(jīng)壓縮就不能再進行任何增加、刪除、替換等修改，也就是說它的壓 縮包具有 “ 只讀 ”屬性。我們也可使用 WinZip 對 CAB壓縮包進行操作。 UU/UUE：漢字編碼方式，它們原本是 Unix 系統(tǒng)中使用的一種編碼方式，后來被改寫到 DOS 中，我們在傳送中文郵件時只須事先使用該方式進行編碼，此后就能順利通過只能處理 7位編碼的郵件服務器，從而解決了漢字的傳輸問題。 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，從理論上來說它們也應該算壓縮文件，不過它們所采用的壓縮方式與前面講的并不相同，這里簡單地介紹一下： JPEG： JPEG 全名為 Joint Photographic Experts Group，它是一個在國際 標準組織 (ISO)下從事靜態(tài)影像壓縮標準制定的委員會。它制定出了第一套國標靜態(tài)影像壓縮標準： ISO 109181 就是我們俗稱的 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 的壓縮標準。 JPEG 2021：正式名稱為 “ISO 15 444” ，同樣是由 JPEG 組織負責制定。 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，同時支持有損和無損壓縮，無損壓縮對保存一些重要圖片十分有用。 MP3： MP3 全稱是 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 ” 的音樂文件，大小只是原始音頻數(shù)據(jù)的 1/10 到 1/12。但人耳聽起來，效果卻沒有太大差異。 MPEG： MPEG 是 Moving Pictures Experts Group(動態(tài)圖像專家組 )的縮寫?，F(xiàn)在使用的有 4個版本： 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，并對非法操作給出提示。 用戶可以選擇文件進行壓 縮或解壓縮操作，并選擇生成保存路徑，默認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。 程序的基本設計原則有：方便性原則、功能實用性原則和開放性原則等。程序設計時采用較好的壓縮技術，能保證文件壓縮的壓縮比和可恢復性，確保程序有較長的生命周期。 本程序的總體目標是實現(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算法簡介 這一算法是由 Jacob Ziv 和 Abraham Lempel 于 1977 年提出，所以命名為LZ77。 這種算法模型也被稱為 “ 滑動字典 ” 模型或 “ 滑動窗口 ” 模型。 壓縮的模型如圖 1： 圖 1 壓縮中的 LZ77算法模型圖 在最遠匹配位置和當前處理位置之間是可以用來查找匹配的 “ 字典 ” 區(qū)域，隨著壓縮的進行， “ 字典 ” 區(qū)域從待壓縮文件的頭部不斷地向后滑動，直到達到文件的尾部，短語式壓縮也就結(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 算法簡介 David Albert Huffman（哈夫曼 /赫夫曼 /霍夫曼）在 MIT 攻讀博士學位期間于 1952 年提出了一種從下到上的編碼方法，現(xiàn)在被稱為 Huffman 編碼，它是一種統(tǒng)計最優(yōu)的變碼長符號編 碼，讓最頻繁出現(xiàn)的符號具有最短的編碼。 Huffman 編碼的過程具體編碼步驟為： (1)將符號按概率從小到大順序從左至右排列葉節(jié)點； (2)連接兩個概率最小的頂層節(jié)點來組成一個父節(jié)點，并在到左右子節(jié)點的兩條連線上分別標記 0 和 1； (3)重復步驟 2，直到得到根節(jié)點，形成一棵二叉樹； (4)從根節(jié)點開始到相應于每個符號的葉節(jié)點的 0/1 串，就是該符號的二進制編碼。 由于符號按概率大小的排列既可以從左至右、又可以從右至左，而且左右分枝哪個標記為 0哪個標記為 1是無關緊要的，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，而代碼的平均長度是相同的。 編碼式壓縮利用各個單字節(jié)使用頻率不一樣的傾向，使定長編碼變?yōu)椴欢ㄩL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)更長的編碼，起到壓縮的效果。由于 Huffman 編碼為根結(jié)點到葉子結(jié)點路徑上的 0和 1的序列，而一個葉子結(jié)點的路徑不可能是另一個葉子結(jié)點路徑的前綴，因此一個 Huffman 編碼不可能為另一個 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 算法建立起來的樹總是一棵最優(yōu)二叉樹，因此這又讓 Huffman 編碼能夠?qū)嶋H應用到壓縮 中。 GZIP算法原理分析 GZIP 使用 deflate 算法進行壓縮。 zlib，以及圖形格式 p