RFC1951 deflate格式

### RFC1951 Deflate压缩数据格式详解 #### 一、引言 ##### 1.1 目的 本文档旨在定义一个无损压缩的数据格式，该格式使用LZ77算法与霍夫曼编码相结合的方式进行压缩，其效率与当前可用的最佳通用压缩方法相当。这种数据格式支持在有限的中间存储空间中对任意长度的输入数据流进行处理，无论是在生产还是消费的过程中。此外，该格式可以以一种不涉及专利的方式来实现。 ##### 1.2 预期读者 本文档主要面向那些对数据压缩有兴趣的专业人士和技术人员，包括但不限于软件开发者、网络工程师、系统架构师等。同时，对于那些希望了解或实现Deflate压缩算法标准的人士来说，本文也提供了重要的参考资料。 ##### 1.3 范围 本文档涵盖了Deflate压缩格式的基本概念、压缩表示概述以及详细的规范说明。这些内容涵盖了从压缩算法的基本原理到实际应用中的具体实现细节。 ##### 1.4 合规性 本文档定义的标准适用于所有遵循其规定的实现者，无论其实现环境是何种操作系统或是编程语言。任何遵守此标准的实现都应当能够生成可被其他同样遵守此标准的实现所识别和解压的数据。 ##### 1.5 术语定义及使用约定 - **LZ77算法**：一种无损数据压缩算法，通过查找重复出现的数据序列并用短的指针代替这些序列来达到压缩的目的。 - **霍夫曼编码**：一种基于频率统计的熵编码方法，用于实现高效的编码。 - **BTYPE**：Deflate压缩块的类型标识符，用于指示该块是否采用霍夫曼编码或其他特定类型的压缩。 ##### 1.6 与之前版本的变化 相对于之前的版本，本文档在细节上进行了调整，以更好地适应最新的技术和标准。具体的变化包括但不限于对某些技术细节的澄清、示例的更新以及一些非实质性的修改。 #### 二、压缩表示概览 Deflate压缩算法的核心在于它结合了LZ77算法和霍夫曼编码。LZ77算法负责找到重复的字符串，并用偏移量和长度代替这些重复的部分；而霍夫曼编码则根据出现频率为不同的字符串或指令分配最优的编码长度，从而进一步提高压缩效率。 #### 三、详细规范 ##### 3.1 总体约定 为了确保压缩数据的可读性和一致性，本文档定义了一些总体的约定规则，如数据的字节打包方式等。 ###### 3.1.1 字节打包 压缩数据按照字节的形式进行打包，确保数据的有序性和可传输性。这意味着所有的数据都需要转换为8位的字节格式。 ##### 3.2 压缩块格式 Deflate压缩数据由一系列的压缩块组成，每个块都有其特定的格式和编码方式。 ###### 3.2.1 前缀和霍夫曼编码概览 前缀和霍夫曼编码是压缩块的核心组成部分。前缀部分用于描述后续编码的规则，而霍夫曼编码则用于高效地编码压缩后的数据。 ###### 3.2.2 在“Deflate”格式中使用霍夫曼编码 在Deflate压缩格式中，霍夫曼编码主要用于编码压缩数据中的长度和距离信息。通过对这些信息进行霍夫曼编码，可以极大地提高压缩效率。 ###### 3.2.3 压缩块的具体格式 - **块头**：包含压缩块的类型信息和其他控制信息。 - **压缩数据**：根据压缩块类型的不同，可以采用不同的编码方式进行压缩。 - **结束标志**：用于标识一个压缩块的结束。 ###### 3.2.4 非压缩块（BTYPE=00） 当BTYPE值为00时，表示该块为非压缩块，即原始数据直接被复制到输出流中而不经过任何压缩处理。 ###### 3.2.5 压缩块（长度和距离码） 压缩块使用霍夫曼编码来表示长度和距离信息。长度信息指的是匹配字符串的长度，而距离信息则是指匹配字符串在流中的位置偏移量。 ###### 3.2.6 使用固定霍夫曼编码的压缩（BTYPE=01） 当BTYPE值为01时，表示该块使用固定的霍夫曼编码表来进行压缩。这种方式在压缩过程中不需要发送额外的编码表信息，因此可以节省一定的空间。 ###### 3.2.7 使用动态霍夫曼编码的压缩 除了使用固定的霍夫曼编码表外，Deflate还允许使用动态霍夫曼编码。这意味着编码表可以根据实际的数据分布进行动态调整，以达到最佳的压缩效果。 Deflate压缩算法不仅提供了一种高效的数据压缩方案，而且其灵活性使得它能够适应多种应用场景。通过结合LZ77算法和霍夫曼编码，Deflate能够在保持压缩比的同时，降低对计算资源的需求，使得它成为一种非常实用且广泛使用的压缩算法。