[发明专利]一种整型数据无损压缩方法、解压缩方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及数据压缩技术领域，具体地，涉及一种整型数据无损压缩、无损解压缩方法及装置。

背景技术

数据压缩是一种消除原始数据之间的冗余性，将原始数据文件转化为另一个占用存储空间更小的数据文件的技术。数据压缩的目的是尽可能地减小数据文件的大小，以节省数据传输和存储的成本。我们通常所说的数据压缩实质上包括两个部分：第一部分是通过压缩算法将原始数据文件转化为压缩数据文件，即压缩部分；另一部分是通过解压算法对压缩数据文件进行解压，以重构出原始数据文件，即解压部分。根据不同压缩方法对应的解压方法，可由压缩数据文件基本或完全准确地重构出原始数据文件。根据是否可以通过压缩数据文件无失真地恢复原始数据文件，数据压缩方法可分为两大类：无损压缩（重构数据与原始数据完全一致）和有损压缩（允许重构数据与原始数据存在偏差，因而一般可以取得比无损压缩更好的压缩效果）。

数据压缩技术在过去20年里得到了快速的发展。目前，它已广泛应用于数字通信、数字广播、数字电视、数字存储、计算机、互联网、数字摄影、数字出版、多媒体娱乐、玩具、家电、石油勘探以及智能控制等众多领域。根据不同的应用需求，需要选择不同类型的压缩方法。对于可执行计算机程序、法律文本文档、医学X光映像和遗传（基因）信息等数据文件，任何一位（或一个字）信息的改变或缺失将导致程序不能执行或不能按照正确的思路执行或将导致原始信息意义的改变，而这类文件是不允许出现这种情况的；因此，这类数据文件的压缩需要采用无损压缩方法。对于一般的图像、视频和音频等数据文件，当其中部分数据发生较小的改变时，我们很难甚至完全不能发现其中信息的改变，不会影响这些数据文件的正常使用；因此，这类数据文件可以采用有损压缩方法，以在不影响它们正常使用的情况下获得更好的压缩效果。

目前已有的数据压缩方法主要包括：统计类编码（Shannon-Fano编码，Huffman编码，Run-Length编码，Arithmetic编码等）方法、字典类编码（LZ编码，LZ77编码，LZ78编码，LZW编码等）方法、变换类（K-L变换，W-H变换，离散余弦变换，Haar变换，小波变换等）压缩方法、图像压缩方法（Image Transforms，JPEG，JBIG,矢量量化等）、视频压缩方法（MPEG，MPEG-4，H.261，H.264等）、音频压缩方法（ADPCM音频压缩，FLAC，Monkey’s Audio，AAC等）等。

编码是所有数据压缩方法的关键组成部分，它直接影响着压缩方法的压缩效果，有些压缩方法的压缩效果甚至完全取决于所使用的编码方式。所谓编码就是将原始数据流或经过处理的数据流以某种特殊的方式记录下来。不同的编码方法对不同类型的数据序列有效。例如，Shannon-Fano编码和Huffman编码适用于文件中各符号出现的概率为2的负指数次方的文件压缩；算术编码适用于文件中少数符号出现的概率明显大于其他符号出现的概率的文件压缩；LZW编码适用于文件中相同符号组合出现频率较高的数据文件压缩；专门为视频或音频数据文件设计的编码方法适用于视频或音频数据文件压缩等。如果我们用一种专门为图像或音频数据设计的压缩程序（或编码方式）对文本文件进行压缩的话，那么压缩后文件大小常常大于甚至远大于原始数据文件。因此，针对不同类型的数据文件，选择或设计合适的编码方式是压缩成功的关键。

对经典的算术编码方法和LZW编码方法、通用的WinRAR软件以及专业音频数据压缩软件FLAC（Free Lossless Audio Codec）进行无损压缩测试表明，这些编码（或压缩）方法的压缩效果并不足够理想（算术编码、LZW、WinRAR和FLAC对经过去相关处理的声波测井波形数据文件的平均压缩比分别为1.32、1.12、1.38和1.01），压缩比有进一步提升的空间。

发明内容

本发明实施例的主要目的在于提供一种整型数据无损压缩方法、解压缩方法及装置，以提供一种相比现有技术能够获得更好压缩效果的压缩技术。

为了实现上述目的，本发明实施例提供一种整型数据无损压缩方法，包括：