LZW————C LZW————C

根据提供的文件信息，可以看出这是一段实现了LZW压缩算法的C语言代码。LZW（Lempel-Ziv-Welch）是一种广泛使用的无损数据压缩算法，在多种应用场景中都有其身影，比如GIF图像格式、TIFF文件格式中的压缩选项等。下面将详细解释这段代码中的关键知识点。 ### 1. LZW 压缩算法简介 LZW压缩算法是由Jacob Ziv、Abraham Lempel和Terry Welch提出的。它通过构建一个动态更新的字符串字典来实现压缩。初始时，字典包含所有可能的单字符字符串；在处理过程中，当遇到新的字符串组合时，将其添加到字典中，并用一个新的代码表示该组合。这样，随着文本的处理，字典不断增长，可以有效地表示更长的重复模式，从而达到压缩的目的。 ### 2. 关键数据结构 #### 2.1 Hash表 代码中使用了哈希表来实现字典功能。哈希表能够高效地进行插入和查找操作。具体来说，这里使用了一个大小为`MAX`（定义为1000003）的数组来存储哈希表中的元素，每个元素都是一个链表的头结点。 ```c const int MAX = 1000003; Element *table[MAX]; ``` #### 2.2 Element 结构体 `Element`结构体用于表示哈希表中的每个节点： - `int key`: 存储字符串对应的编码。 - `int code`: 存储字典中该字符串的编码。 - `Element* next`: 指向链表中的下一个节点。 ```c struct Element { int key; int code; Element* next; }; ``` ### 3. 主要函数说明 #### 3.1 hashinit() 初始化哈希表，设置每个桶为空。 ```c void hashinit(void) { memset(table, 0, sizeof(table)); } ``` #### 3.2 hashfunction() 计算哈希值的函数，采用简单的取模运算。 ```c int hashfunction(int key) { return key % MAX; } ``` #### 3.3 hashinsert() 向哈希表中插入一个新元素。 ```c void hashinsert(Element element) { int k = hashfunction(element.key); // 如果桶不为空，则找到链表尾部并插入新节点 if (table[k] != NULL) { Element* e = table[k]; while (e->next != NULL) { e = e->next; } e->next = new Element; e = e->next; e->key = element.key; e->code = element.code; e->next = NULL; } else { // 如果桶为空，则直接插入新节点 table[k] = new Element; table[k]->key = element.key; table[k]->code = element.code; table[k]->next = NULL; } } ``` #### 3.4 hashfind() 查找哈希表中是否存在某个键，并返回相应的值。 ```c bool hashfind(int key, Element& element) { int k = hashfunction(key); if (table[k] != NULL) { Element* e = table[k]; while (e != NULL) { if (e->key == key) { element.key = e->key; element.code = e->code; return true; } e = e->next; } } return false; } ``` #### 3.5 compress() 核心压缩函数，实现LZW压缩算法。 ```c void compress(void) { FILE* fp; fp = fopen("result.dat", "wb"); Element element; int used; char c; int pcode, k; for (int i = 0; i < ascii; i++) { element.key = i; element.code = i; hashinsert(element); } used = ascii; c = getchar(); pcode = c; while ((c = getchar()) != EOF) { k = (pcode << ByteSize) + c; if (hashfind(k, element)) { pcode = element.code; } else { fwrite(&pcode, sizeof(pcode), 1, fp); element.code = used++; element.key = (pcode << ByteSize) | c; hashinsert(element); pcode = c; } } fwrite(&pcode, sizeof(pcode), 1, fp); } ``` ### 4. 主函数 main() 主函数中首先读取输入文件（此处为"book5.txt"），然后调用`hashinit()`和`compress()`进行压缩，并记录压缩所用的时间。 ```c int main(void) { int t1, t2; freopen("book5.txt", "r", stdin); t1 = time(NULL); hashinit(); compress(); t2 = time(NULL); cout << "Compress complete! See result.dat." << endl; cout << "Total use " << t2 - t1 << " seconds." << endl; } ``` ### 总结 本段代码实现了LZW压缩算法的核心逻辑，包括哈希表的创建与维护、压缩过程等。通过上述分析，我们了解到LZW压缩的基本原理及其在实际编程中的应用。这种压缩算法由于其实现简单且效率较高，在多种场景下都得到了广泛的应用。