基于算術(shù)編碼的數(shù)據(jù)壓縮算法的研究與實現(xiàn)畢業(yè)設(shè)計

本文共計43頁，24594字；

摘 要
在現(xiàn)今的電子信息技術(shù)領(lǐng)域，由于需要處理的數(shù)字化的信息（尤其是多媒體信息）通常會特別龐大，如果不對其進行有效壓縮就難以得到實際應(yīng)用，數(shù)據(jù)壓縮的目的即是通過有效減少數(shù)據(jù)文件的冗余信息而使數(shù)據(jù)文件可以以更快的速度傳輸或在更少的空間儲存。因此數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)已成為當今數(shù)字通信、存儲和多媒體娛樂的一項關(guān)鍵的共性技術(shù)。
本文由香農(nóng)熵理論和統(tǒng)計編碼的原理開始，逐步展開對基于算術(shù)編碼的數(shù)據(jù)壓縮的研究與應(yīng)用的討論：從算術(shù)編碼的原理、產(chǎn)生條件、以及研究算術(shù)編碼的目的意義等，到具體算術(shù)編碼方案的分析比較以及其C++語言的實現(xiàn)方案，有重點的對算術(shù)編碼的特點進行了分析和闡述。而針對算術(shù)編碼在處理二元符號時高壓縮比、低復(fù)雜度的特點，本文著重探討了算術(shù)編碼方法處理二元數(shù)據(jù)流的過程的特點和效率優(yōu)勢，并將算術(shù)編碼的不同實現(xiàn)方法進行了分析和比較，特別是對N階自適應(yīng)編碼的特點和處理文字信息的優(yōu)勢進行了分析，然后將其和與之較為類似的Huffman編碼進行了比較，通過比較得出了算術(shù)編碼具有但Huffman編碼不具有的在處理數(shù)據(jù)流方面的優(yōu)勢，即Huffman編碼必須在得到全部數(shù)據(jù)文件之后才可以對文件進行編碼處理，而算術(shù)編碼方法可以在只得到數(shù)據(jù)流片段的情況下就開始對數(shù)據(jù)進行壓縮，使得當處理數(shù)據(jù)流信息時在保證高壓縮比的同時具有了很大的靈活性。
本文通過對算術(shù)算法特點和應(yīng)用方向的研究，闡明其在數(shù)據(jù)壓縮領(lǐng)域不可取代的地位及在處理流片段數(shù)據(jù)所具有的在壓縮比和靈活性方面的優(yōu)勢，展示出算術(shù)編碼的強大生命力和獨特優(yōu)勢。
最后，應(yīng)用文中研究得到的算術(shù)編碼方法和實現(xiàn)模型，在Windows系統(tǒng)下，使用Visual C++ 作為編程工具，實現(xiàn)了算術(shù)編碼及其應(yīng)用程序界面，，對于接近二進制流的文件，本設(shè)計具體令人滿意的壓縮效果，對其他格式的文件也有較好的壓縮效果，達到了論文的設(shè)計目標。
關(guān)鍵詞：算術(shù)編碼，無損壓縮，自適應(yīng)模式



ABSTRACT

Nowadays, as the digital information (especially the multimedia information) becomes more voluminous in the telegraphy field, the information should be compressed availably. The purpose of data compression is reducing the redundancy of data files effectively for faster transfer and/or smaller space for storage. So the data compression technology becomes a common pivotal technology for digital communication, storage and multimedia entertainment.






目 錄

摘 要 II
ABSTRACT III
第一章 緒論 1
1.1數(shù)據(jù)壓縮 1
1.2數(shù)據(jù)壓縮的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢 2
1.3課題研究的意義 4
第二章 算術(shù)編碼原理及特點 5
2.1統(tǒng)計編碼 5
2.2算術(shù)編碼原理 6
2.2.1算術(shù)編碼理論 6
2.2.2算術(shù)壓縮模式 8
第三章 典型算術(shù)編碼方案分析 12
3.1 WNC算法算術(shù)編碼 12
3.2 基于上下文的二進制算術(shù)編碼 14
3.3自適應(yīng)算術(shù)編碼算術(shù)及其實現(xiàn) 16
第四章 算術(shù)編碼系統(tǒng)的實現(xiàn) 20
4.1軟件模塊設(shè)計 20
4.2軟件模塊的具體實現(xiàn) 21
4.2.1輸入輸出模塊的實現(xiàn) 21
4.2.2壓縮模塊的實現(xiàn) 24
4.2.3解壓模塊的實現(xiàn) 27
4.3壓縮效率分析 30
4.4 軟件設(shè)計的優(yōu)點與不足 31
4.5 軟件設(shè)計值得改進的地方 31
第五章 算術(shù)編碼總結(jié) 33
參考文獻 35
致 謝 36
附 錄 37
算法源代碼 37

參考文獻
[1] D.A.Huffman. A Method for the Construction of Minimum Redundancy Codes. [J] Proceedings of the Institute of Radio Engineers. 40(9):1098-1101, September 1952.
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[3] Rissanen [J] . IBM J . Res. Develop. , 1976 ,20(3) :198
[4] Rissanen J , G.G.Langdon. [J]. IBM J . Res. Develop. , 1979 ,23
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[5] Witten I H , Neal R M, Cleary J G. Communications of the ACM . [J]. 1987 ,30(6) :520