C++解壓算法實現細節

在C++中實現一個解壓算法，首先需要了解壓縮數據的基本格式

1. 讀取壓縮文件頭：首先，需要讀取壓縮文件的頭信息，以了解壓縮數據的長度、壓縮算法等信息。

2. 讀取壓縮數據：根據壓縮文件頭的指示，讀取相應長度的壓縮數據。

3. 解壓算法：根據壓縮數據的格式選擇合適的解壓算法。常見的壓縮算法有：

   • 霍夫曼編碼（Huffman Coding）：將字符按照出現頻率進行編碼，出現頻率高的字符編碼較短，出現頻率低的字符編碼較長。解壓時，根據編碼表將短編碼還原為字符。

   • Lempel-Ziv-Welch (LZW)：將壓縮數據分為字典和字符串兩部分。字典中的每個單詞都是壓縮數據中的一個字符序列。解壓時，根據字典和字符串部分還原原始數據。

   • Deflate：結合了LZ77壓縮和霍夫曼編碼。解壓時，首先解壓LZ77部分得到一個預處理過的字符串，然后使用霍夫曼編碼對預處理過的字符串進行解碼。

4. 解壓數據：根據選擇的解壓算法，將壓縮數據還原為原始數據。

5. 寫入解壓文件：將解壓后的原始數據寫入一個新的文件中。

下面是一個簡單的C++示例，使用Deflate算法解壓一個文件：

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <zlib.h>

int main(int argc, char* argv[]) {
    if (argc != 3) {
        std::cerr << "Usage: " << argv[0]<< " <input_file> <output_file>" << std::endl;
        return 1;
    }

    std::ifstream input_file(argv[1], std::ios::binary);
    if (!input_file) {
        std::cerr << "Error opening input file: " << argv[1] << std::endl;
        return 1;
    }

    std::ofstream output_file(argv[2], std::ios::binary);
    if (!output_file) {
        std::cerr << "Error opening output file: " << argv[2] << std::endl;
        return 1;
    }

    z_stream zs;
    zs.zalloc = Z_NULL;
    zs.zfree = Z_NULL;
    zs.opaque = Z_NULL;
    zs.avail_in = 0;
    zs.next_in = Z_NULL;

    if (inflateInit(&zs) != Z_OK) {
        std::cerr << "Error initializing inflate stream" << std::endl;
        return 1;
    }

    const int BUFFER_SIZE = 1024;
    std::vector<char> buffer(BUFFER_SIZE);

    while (true) {
        zs.avail_in = input_file.readsome(buffer.data(), BUFFER_SIZE);
        if (zs.avail_in == 0) break;

        zs.next_in = reinterpret_cast<Bytef*>(buffer.data());
        do {
            zs.avail_out = BUFFER_SIZE;
            zs.next_out = reinterpret_cast<Bytef*>(buffer.data());

            int ret = inflate(&zs, Z_NO_FLUSH);
            if (ret != Z_OK && ret != Z_STREAM_END) {
                std::cerr << "Error inflating data: " << ret << std::endl;
                inflateEnd(&zs);
                return 1;
            }

            output_file.write(buffer.data(), BUFFER_SIZE - zs.avail_out);
        } while (zs.avail_out == 0);
    }

    inflateEnd(&zs);
    input_file.close();
    output_file.close();

    return 0;
}

這個示例使用了zlib庫來實現Deflate解壓。編譯時需要鏈接zlib庫，例如：

g++ -o decompress decompress.cpp -lz

運行示例：

./decompress input.deflate output.txt