演算法科普 有趣的遊程編碼

2022-05-17 16:15:14 字數 1634 閱讀 1912

在這個大資料時代,我們儲存的資料量有時候往往是非常龐大的,儲存它將會耗費非常多的記憶體,讀取速度也相對減慢了。

因此常常需要對資料進行壓縮編碼儲存,等到要用到這個資料的時候再解壓縮就行,這樣不僅可以節約大量的儲存空間,而且節省了系統讀取和反應的時間。

柵格資料壓縮編碼的方法有很多種,包括鏈式編碼、行程編碼、塊式編碼和四叉樹編碼。今天我們就來講一下行程編碼(也叫遊程編碼)。

首先從乙個簡單的例子開始:編碼乙個在 5 * 5 方塊上使用三種顏色繪製的影象。

圖 1根據方塊不同的顏色匹配不同的字母。這裡使用y代表黃色,使用g代表綠色,使用b代表藍色。

那麼,根據這樣的規則,圖 1 的圖形編碼就變成了 25 個字母,如圖 2 所示。

圖 2接下來,我們通過使用遊程編碼的方式來表示這個影象,以便使用 25 個字元以下的字元來表示。

遊程編碼是一種將**和重複的次數作為一組來編碼的方法。

例如,我們可以通過將第乙個 「yyyy」 的部分表示未 「y4」,這樣就可以將其縮短兩個字元

按照這種操作,圖 2 的 25 個字元就能縮短為 20 個字元了。

** 3

這樣,如果我們知道每行有 5 個方塊,原始影象就可以從**中提取出來了。這種還原的操作也就是我們俗稱的解壓

當然,遊程編碼也不是萬能的,它也有它的適用性與侷限性。

圖 4觀察圖 4 的影象與對應的**,可以發現:雖然使用遊程編碼使得總體的字元數減少,但對於那些不具備相同顏色的部分,在進行遊程編碼後,字元數反而會增加。

圖 5特別的,如果對連續性極其差的資料進行遊程編碼,字元數不減反增:資料翻倍到 50 個字元了。

當然,對於具有連續性的資料進行遊程編碼,那壓縮量就十分可觀了。

圖 6因此,根據要編碼的資料,遊程編碼可能具有壓縮效果,也可能不具有壓縮效果。

所以,對一定數量連續的資料使用遊程編碼才是正確的使用時機。

再舉個例子,考慮一下在單色傳單上使用遊程編碼。

** 7

如** 7 所示,使用 w (white)和 b(black)字母來表示每個方塊。

按照這樣的邏輯,一開始只需要 25 個字元就能表示完畢。

如果使用遊程編碼,那麼最終的表達結果是需要 26 個字元表示。所以,在這種情況下,使用遊程編碼是沒有意義的。

但仔細觀察,在黑白影象中僅僅使用了黑和白這兩種顏色。因此,在連續的白色方塊之後必定出現的是黑色方塊。那麼即使沒有字母 w 和字母 b,依舊可以通過**還原恢復影象。

圖 8如圖 8 所示,通過省略字母 w 和字母 b,僅僅只需要 13 個字元就能表示影象,相對於之前的需要 26 個字元表示壓縮了一半的大小。

當然,這樣顯示是有乙個要求的,那就是**的第乙個數字必須是白色方塊的連續數。只有使用了這個規則,才能通過**還原出之前的影象。

圖 9所以,對於圖 9 這種開頭是黑色方塊的影象的**,需要在**的開頭處新增 0 ,這樣就也遵守了**的第乙個數字必須是白色方塊的連續數這條規則。

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