Метод сжатия данных, при котором используется оптимальный префиксный код или кодирование символами переменной длины, называется кодом Хаффмана.
Давайте рассмотрим основные шаги, как работает этот алгоритм:
- Сбор статистики: Сначала необходимо проанализировать данные и собрать статистику о частоте появления каждого символа. Это позволит понять, какие символы встречаются чаще, а какие реже.
- Построение дерева: На основе собранной статистики создается бинарное дерево. Каждый символ представляется узлом дерева, а частота его появления определяет, как именно он будет размещен в дереве. Узлы с меньшей частотой соединяются, образуя родительский узел с суммарной частотой.
- Генерация кодов: После построения дерева каждому символу присваивается уникальный код. Код формируется путем прохождения от корня дерева до узла, представляющего символ: влево - 0, вправо - 1. Таким образом, более частые символы получают более короткие коды, а менее частые - более длинные.
- Сжатие данных: Теперь, когда каждому символу присвоен код, исходные данные могут быть заменены на соответствующие коды, что и приводит к сжатию.
- Декодирование: Для восстановления исходных данных используется то же дерево. Считывая закодированные данные, декодер может пройти по дереву, пока не достигнет узла с символом, и затем записать его.
Таким образом, код Хаффмана позволяет эффективно сжимать данные, используя оптимальные префиксные коды, что делает его одним из самых популярных методов сжатия.