高效存儲霍夫曼樹以進行數據壓縮

當涉及到霍夫曼編碼時，存儲構建的霍夫曼樹以進行高效解碼是一個關鍵考慮因素。本文深入研究了壓縮樹表示以實現緊湊輸出的技術。以下是建議解決方案的詳細分析：

建議方法

該方法不是儲存實際頻率，而是專注於對樹的結構進行編碼：

• 對於葉節點： 輸出1 位元後面接N 位元字元值。
• 對於非葉節點：輸出一個0位，然後遞歸地對兩個子節點進行編碼。

解碼過程：

• 讀一點：

  • 1：讀取N位元字元並建立新的葉子節點。
  • 0：遞歸解碼左右子節點並建立新的非葉子節點。

分析：

計算輸出大小：

• 樹大小 = 10 * 字元數 - 1（葉子和非葉子）
• 編碼大小=總和（頻率*每個字元的路徑長度）

好處：

• 位元編碼可以在寫入之前精確計算輸出大小。
• 保留樹結構，但沒有頻率訊息，這對於解碼。

範例：

範例：

• 考慮輸入文字：AAAAAABCCCCCCDDEEEEE

    20

  考慮輸入文字：AAAAAABCCCCCCDDEEEEE
  
  

  Tree： 20- --------- | -------

  	| 8

  12

3

• 12

  3
  • A C E B D
  • 6 5 1 2
路徑：

• A: 00
  • B: 110
  • C: 01
  D: 111
• E: 10

計算：

樹大小= 59位元= 8位元組

編碼大小= 43位元= 6字節

輸出：7 個位元組（樹編碼資料），相較之下為20用於儲存原始字元的位元組。

• 此方法為資料壓縮應用程式提供了有效且緊湊的霍夫曼樹表示。透過直接對樹結構進行編碼，可以節省空間，同時保留解碼所需的資訊。該方法能夠提前估計輸出大小，並且可以補充整個檔案和分塊資料壓縮場景。