チャンクファイル処理用にハフマンツリーを効率的に保存するにはどうすればよいですか?

効率的なハフマン ツリー ストレージ

ハフマン エンコードまたはデコード ツールを設計する場合、重要な点は、構築されたハフマン ツリーを出力ファイル内に保存する効率的な方法を見つけることです。この効率は、増分ファイル処理を扱う場合に特に重要になります。

2 つの実装アプローチ

2 つの一般的な実装アプローチが存在します:

1. ファイル全体の処理: ファイル全体が分析され、ドキュメント全体に対して 1 つの頻度テーブルが作成されます。ハフマン ツリーが構築され、出力に一度保存されます。この方法は、ファイル サイズの削減効果が限られているため、小さなファイルの場合は効率が低くなります。
2. チャンク ファイル処理: データは固定サイズのチャンクで処理されます。周波数分析、ツリー構築、およびエンコードはチャンクごとに行われます。このアプローチでは、適切にデコードするために、各チャンクの前にハフマン ツリーを保存する必要があります。この場合、オーバーヘッドを最小限に抑えるには効率が重要です。

効率的なツリー格納方法

2 番目のアプローチでの効率性のニーズに対処するには、ツリーをコンパクトな形式で格納する方法です。提案されています:

エンコーディング:

• ノードがリーフ (子なし) の場合、1 ビット N ビット文字/バイトとしてエンコードします。
• リーフではない (子がある) 場合は、0 ビットとしてエンコードします。左右の子ノードを再帰的にエンコードします。

デコード:

• 少し読み取ります。
• 1 の場合、N を読み取ります
• 0 の場合、左右の子ノードを再帰的にデコードし、値のない新しいノードを返します。

例

シーケンス「AAAAAABCCCCCCDDEEEEE」の例を考えてみましょう:

• 頻度:

  • A: 6
  • B: 1
  • C: 6
  • D: 2
  • E: 5
• ツリーサイズ: 49 ビット
• 符号化データサイズ: 43 ビット
• 合計出力: 92 ビット (12 バイト)

このツリー格納方法は、出力ファイル内のハフマン ツリーを効率的に表現し、実際の周波数を格納する場合と比較してオーバーヘッドを削減します。

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