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C++怎么实现一个LZ77压缩算法_C++数据压缩与滑动窗口技术

冰火之心

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发布时间:2025-12-02 15:11:02

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来源于php中文网

原创

LZ77压缩算法通过滑动窗口查找最长匹配并替换为三元组。使用C++字符串操作与双指针技术,设定固定大小窗口维护历史数据(字典区)和待编码数据(前向缓冲区),从当前位置向前搜索最长重复子串,生成(offset, length, next_char)三元组,无匹配时输出(0, 0, current_char),位置前进length+1位,遍历完成压缩,解压时按三元组复制历史数据还原,核心在于滑动窗口维护上下文与回溯引用,需注意边界处理。

c++怎么实现一个lz77压缩算法_c++数据压缩与滑动窗口技术

实现LZ77压缩算法的核心在于利用滑动窗口机制查找最长匹配子串,替换重复内容为三元组。C++中可通过字符串操作和双指针技术高效完成。

滑动窗口与搜索缓冲区设计

LZ77依赖两个区域:滑动窗口(历史数据)和前向缓冲区(待编码数据)。通常设定固定大小的窗口(如4096字节),窗口内保存已处理的数据用于匹配。

实际编码时可使用string或vector存储数据流,通过下标模拟窗口移动:

  • 定义lookahead buffer为未压缩部分
  • dictionary window为最近已处理的字符序列
  • 每次处理一个字符位置,尝试在字典区找最长匹配

查找最长匹配的实现方法

从当前位置向前搜索,找出最长重复子串。可用暴力匹配或哈希优化:

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// 示例:基础匹配逻辑

int offset = 0, length = 0;
for (int i = max(0, pos - windowSize); i
  int j = 0;
  while (j
  if (j > length) {
    length = j;
    offset = pos - i;
  }
}

找到后输出三元组(offset, length, next_char),并将位置前进length+1位。

压缩流程与边界处理

遍历输入数据,每轮执行匹配-生成-跳转操作:

  • 当无匹配时,输出(0, 0, current_char)
  • 确保offset不超过窗口限制,length不超过前瞻区长度
  • 对length=0的情况只编码单个字符
  • 使用二进制格式写入可进一步减小体积(需位操作)

解压时只需按三元组复制历史数据即可还原原始序列。

基本上就这些,核心是理解滑动窗口如何维护上下文并支持回溯引用。不复杂但容易忽略边界判断。

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