C++解壓與文件壓縮率優化

在C++中，我們可以使用一些庫來處理文件的解壓和壓縮。這里，我將向您展示如何使用zlib庫進行文件壓縮和解壓，以及如何優化壓縮率。

首先，確保已經安裝了zlib庫。在Linux系統中，可以使用以下命令安裝：

sudo apt-get install zlib1g-dev

在Windows系統中，可以從zlib官方網站下載預編譯的庫文件。

接下來，我們將編寫一個簡單的C++程序來演示如何使用zlib庫進行文件壓縮和解壓。

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

// 壓縮文件
void compressFile(const std::string& inputFile, const std::string& outputFile) {
    std::ifstream in(inputFile, std::ios::binary);
    std::ofstream out(outputFile, std::ios::binary);

    if (!in || !out) {
        std::cerr << "Error opening files." << std::endl;
        return;
    }

    z_stream zs;
    zs.zalloc = Z_NULL;
    zs.zfree = Z_NULL;
    zs.opaque = Z_NULL;
    deflateInit(&zs, Z_BEST_COMPRESSION);

    std::vector<char> buffer(1024);
    size_t compressedSize = 0;

    while (in.read(buffer.data(), buffer.size())) {
        zs.next_in = reinterpret_cast<Bytef*>(buffer.data());
        zs.avail_in = static_cast<uInt>(in.gcount());

        do {
            zs.next_out = reinterpret_cast<Bytef*>(&buffer[0]);
            zs.avail_out = static_cast<uInt>(buffer.size());

            deflate(&zs, Z_NO_FLUSH);
            compressedSize += buffer.size() - zs.avail_out;

            out.write(reinterpret_cast<char*>(&buffer[0]), buffer.size() - zs.avail_out);
        } while (zs.avail_out == 0);
    }

    deflate(&zs, Z_FINISH);
    compressedSize += zs.total_out;

    deflateEnd(&zs);

    std::cout << "Compressed size: " << compressedSize << " bytes" << std::endl;
}

// 解壓文件
void decompressFile(const std::string& inputFile, const std::string& outputFile) {
    std::ifstream in(inputFile, std::ios::binary);
    std::ofstream out(outputFile, std::ios::binary);

    if (!in || !out) {
        std::cerr << "Error opening files." << std::endl;
        return;
    }

    z_stream zs;
    zs.zalloc = Z_NULL;
    zs.zfree = Z_NULL;
    zs.opaque = Z_NULL;
    inflateInit(&zs);

    std::vector<char> buffer(1024);
    size_t decompressedSize = 0;

    while (in.read(buffer.data(), buffer.size())) {
        zs.next_in = reinterpret_cast<Bytef*>(buffer.data());
        zs.avail_in = static_cast<uInt>(in.gcount());

        do {
            zs.next_out = reinterpret_cast<Bytef*>(&buffer[0]);
            zs.avail_out = static_cast<uInt>(buffer.size());

            inflate(&zs, Z_NO_FLUSH);
            decompressedSize += buffer.size() - zs.avail_out;

            out.write(reinterpret_cast<char*>(&buffer[0]), buffer.size() - zs.avail_out);
        } while (zs.avail_out == 0);
    }

    inflate(&zs, Z_FINISH);
    decompressedSize += zs.total_out;

    inflateEnd(&zs);

    std::cout << "Decompressed size: " << decompressedSize << " bytes" << std::endl;
}

int main() {
    std::string inputFile = "input.txt";
    std::string outputFile = "output.txt.gz";

    compressFile(inputFile, outputFile);
    decompressFile(outputFile, "output.txt");

    return 0;
}

這個程序首先定義了兩個函數：compressFile用于壓縮文件，decompressFile用于解壓文件。在main函數中，我們調用這兩個函數來壓縮和解壓一個名為input.txt的文件。

要優化壓縮率，可以嘗試以下方法：

1. 選擇合適的壓縮級別：zlib庫提供了不同的壓縮級別（例如Z_BEST_COMPRESSION、Z_BEST_SPEED等）。可以根據需要選擇合適的壓縮級別。請注意，較高的壓縮級別可能會導致較長的壓縮時間。

2. 使用更高效的算法：zlib庫支持多種壓縮算法。可以嘗試使用不同的算法，看看哪種算法在特定情況下具有更高的壓縮率。

3. 預處理數據：在壓縮之前對數據進行預處理（例如去除重復字符、使用字典編碼等）可能會提高壓縮率。

4. 調整緩沖區大小：在壓縮和解壓過程中，可以使用不同大小的緩沖區。嘗試使用不同的緩沖區大小，以找到最佳的性能。