关于LZW压缩编码

LZW压缩编码

LZW（Lempel Ziv Welch）压缩编码是一种先进的数据压缩技术，属于无损压缩编码，该编码主要用于图像数据的压缩。对于简单图像和平滑且噪声小的信号源具有较高的压缩比，并且有较高的压缩和解压缩速度。

1977年，两位以色列教授Lempel和Ziv提出了查找冗余字符和用较短的符号标记替代冗余字符的概念。1985年，由Welch加以充实而形成LZW，简称“LZW”技术。

1、LZW压缩基本原理

LZW压缩技术把数据流中复杂的数据用简单的代码来表示，并把代码和数据的对应关系建立一个转换表，又叫“字符串表”。

转换表是在压缩或解压缩过程中动态生成的表，该表只在进行压缩或解压缩过程中需要，一旦压缩和解压缩结束，该表将不再起任何作用。

2、LZW算法

LZW算法基于转换串表（字典）T，将输入字符串映射成定长（通常为12位）的码字。在12位4096种可能的代码中，256个代表单字符，剩下3840给出现的字符串。

LZW字典中的字符串具有前缀性，即 。

LZW算法流程：

1) 初始化：将所有的单字符串放入串表；

2) 读第一个输入字符给前缀串ω；

3) Step: 读下一个输入字符K；

if 没有这样的K(输入已穷尽)：

码字(ω) 输出；结束。

If ωK 已存在于串表中：

ωK:=ω；repeat Step；

else ωK不在于串表中：

码字(ω) 输出；

ωK加进串表；

K:=ω；repeat Step.

例子：ababcbababaaaaaaa

LZW编码：a,b,c,ab,ba,abc,cb,bab,baba,aa,aaa,aaaa

3、LZW压缩的特点

LZW码能有效利用字符出现频率冗余度进行压缩，且字典是自适应生成的，但通常不能有效地利用位置冗余度。

具体特点如下：

l) LZW压缩技术对于可预测性不大的数据具有较好的处理效果，常用于GIF格式的图像压缩，其平均压缩比在2:1以上，最高压缩比可达到3:1。

2) 对于数据流中连续重复出现的字节和字串，LZW压缩技术具有很高的压缩比。

3) 除了用于图像数据处理以外，LZW压缩技术还被用于文本程序等数据压缩领域。

4) LZW压缩技术有很多变体，例如常见的ARC、RKARC、PKZIP高效压缩程序。

5) 对于任意宽度和像素位长度的图像，都具有稳定的压缩过程。压缩和解压缩速度较快。

6) 对机器硬件条件要求不高，在 Intel 80386的计算机上即可进行压缩和解压缩。