http://hi.baidu.com/uejwncfuebbprwe/item/30cafb2d3d2e5584af48f54a本節(jié)介紹幾個(gè)常見的壓縮算法。
(一) 字典算法 字典算法是最為簡單的壓縮算法之一。它是把文本中出現(xiàn)頻率比較多的單詞或詞匯組合做成一個(gè)對應(yīng)的字典列表,并用特殊代碼來表示這個(gè)單詞或詞匯。例如:
有字典列表:
00=Chinese
01=People
02=China
源文本:I am a Chinese people,I am from China 壓縮后的編碼為:I am a 00 01,I am from 02。壓縮編碼后的長度顯著縮小,這樣的編碼在SLG游戲等專有名詞比較多的游戲中比較容易出現(xiàn),比如《SD高達(dá)》。
(二) 固定位長算法(Fixed Bit Length Packing)
這種算法是把文本用需要的最少的位來進(jìn)行壓縮編碼。
比如八個(gè)十六進(jìn)制數(shù):1,2,3,4,5,6,7,8。轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制為:00000001,00000010,00000011,00000100,00000101,00000110,00000111,00001000。每個(gè)數(shù)只用到了低4位,而高4位沒有用到(全為0),因此對低4位進(jìn)行壓縮編碼后得到:0001,0010,0011,0100,0101,0110,0111,1000。然后補(bǔ)充為字節(jié)得到:00010010,00110100,01010110,01111000。所以原來的八個(gè)十六進(jìn)制數(shù)縮短了一半,得到4個(gè)十六進(jìn)制數(shù):12,34,56,78。
這也是比較常見的壓縮算法之一。
(三) RLE算法 這種壓縮編碼是一種變長的編碼,RLE根據(jù)文本不同的具體情況會(huì)有不同的壓縮編碼變體與之相適應(yīng),以產(chǎn)生更大的壓縮比率。
變體1:重復(fù)次數(shù)+字符
文本字符串:A A A B B B C C C C D D D D,編碼后得到:3 A 3 B 4 C 4 D。
變體2:特殊字符+重復(fù)次數(shù)+字符
文本字符串:A A A A A B C C C C B C C C,編碼后得到:B B 5 A B B 4 C B B 3 C。編碼串的最開始說明特殊字符B,以后B后面跟著的數(shù)字就表示出重復(fù)的次數(shù)。
變體3:把文本每個(gè)字節(jié)分組成塊,每個(gè)字符最多重復(fù) 127 次。每個(gè)塊以一個(gè)特殊字節(jié)開頭。那個(gè)特殊字節(jié)的第 7 位如果被置位,那么剩下的7位數(shù)值就是后面的字符的重復(fù)次數(shù)。如果第 7 位沒有被置位,那么剩下 7 位就是后面沒有被壓縮的字符的數(shù)量。例如:文本字符串:A A A A A B C D E F F F。編碼后得到:85 A 4 B C D E 83 F(85H= 10000101B、4H= 00000100B、83H= 10000011B)
以上3種不RLE變體是最常用的幾種,其他還有很多很多變體算法,這些算法在Winzip Winrar這些軟件中也是經(jīng)常用到的。
(四) LZ77算法 LZ77算法是由 Lempel-Ziv 在1977發(fā)明的,也是GBA內(nèi)置的壓縮算法。LZ77算法有許多派生算法(這里面包括 LZSS算法)。它們的算法原理上基本都相同,無論是哪種派生算法,LZ77算法總會(huì)包含一個(gè)動(dòng)態(tài)窗口(Sliding Window)和一個(gè)預(yù)讀緩沖器(Read Ahead Buffer)。動(dòng)態(tài)窗口是個(gè)歷史緩沖器,它被用來存放輸入流的前n個(gè)字節(jié)的有關(guān)信息。一個(gè)動(dòng)態(tài)窗口的數(shù)據(jù)范圍可以從 0K 到 64K,而LZSS算法使用了一個(gè)4K的動(dòng)態(tài)窗口。預(yù)讀緩沖器是與動(dòng)態(tài)窗口相對應(yīng)的,它被用來存放輸入流的前n個(gè)字節(jié),預(yù)讀緩沖器的大小通常在0 – 258 之間。這個(gè)算法就是基于這些建立的。用下n個(gè)字節(jié)填充預(yù)讀緩存器(這里的n是預(yù)讀緩存器的大小)。在動(dòng)態(tài)窗口中尋找與預(yù)讀緩沖器中的最匹配的數(shù)據(jù),如果匹配的數(shù)據(jù)長度大于最小匹配長度 (通常取決于編碼器,以及動(dòng)態(tài)窗口的大小,比如一個(gè)4K的動(dòng)態(tài)窗口,它的最小匹配長度就是2),那么就輸出一對〈長度(length),距離(distance)〉數(shù)組。長度(length)是匹配的數(shù)據(jù)長度,而距離(distance)說明了在輸入流中向后多少字節(jié)這個(gè)匹配數(shù)據(jù)可以被找到。
例如:(假設(shè)一個(gè) 10個(gè)字節(jié)的動(dòng)態(tài)窗口, 以及一個(gè)5個(gè)字節(jié)的預(yù)讀緩沖器)
文本:A
A A A A A A A A A A B A B A A A A A
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動(dòng)態(tài)窗口 預(yù)讀緩存器
動(dòng)態(tài)窗口中包含10個(gè)A ,這就是最后讀取的10個(gè)字節(jié)。預(yù)讀緩沖器包含了 B A B A A。編碼的第一步就是尋找動(dòng)態(tài)窗口與預(yù)讀緩存器相似長度大于2的字節(jié)部分。在動(dòng)態(tài)窗口中找不到B A B A A,所以B就被按照字面輸出。然后動(dòng)態(tài)窗口滑過1個(gè)字節(jié),現(xiàn)在暫時(shí)輸出了一個(gè)B。
第二步:A A
A A A A A A A A A B A B A A A A A
--------------------- =========
動(dòng)態(tài)窗口 預(yù)讀緩存器
現(xiàn)在預(yù)讀緩沖器包含A B A A A,然后再和動(dòng)態(tài)窗口進(jìn)行比較。這時(shí),在動(dòng)態(tài)窗口找到了相似長度為2的A B,因此一對〈長度, 距離〉就被輸出了。長度(length)是2 并且向后距離也是2,所以輸出為<2,2>,然后動(dòng)態(tài)窗口滑過2個(gè)字節(jié)。現(xiàn)在已經(jīng)輸出了B <2,2>。
第三步:A A A A
A A A A A A A B A B A A A A A--------------------- =========
動(dòng)態(tài)窗口 預(yù)讀緩存器
繼續(xù)上面的方法得到輸出結(jié)果<5,8>。現(xiàn)在已經(jīng)輸出了B <2,2> <5,8>。
最終的編碼結(jié)果是:A A A A A A A A A A A B <2,2> <5,8>。
但數(shù)組是無法直接用二進(jìn)制來表示的,LZ77會(huì)把編碼每八個(gè)數(shù)分成一組,每組前用一個(gè)
前綴標(biāo)示來說明這八個(gè)數(shù)的屬性。比如數(shù)據(jù)流:A B A C A C B A C A按照LZ77的算法編碼為:A B A C<2,2> <4,5>,剛好八個(gè)數(shù)。按照LZ77的規(guī)則,用“0”表示原文輸出,“1”表示數(shù)組輸出。所以這段編碼就表示為:00001111B(等于0FH),因此得到完整的壓縮編碼表示:
F A B A C 2 2 4 5。雖然表面上只縮短了1個(gè)字節(jié)的空間,但當(dāng)數(shù)據(jù)流很長的時(shí)候就會(huì)突出它的優(yōu)勢,這種算法在zip格式中是經(jīng)常用到。
除此之外還有很多壓縮算法,像霍夫曼編碼(Huffman Encoding)等等。這些編碼也是非常的著名而且壓縮效率極高,不過這些編碼的算法相對比較繁瑣,規(guī)則也很復(fù)雜,由于篇幅就不逐一介紹了。如果大家對這方面感興趣可以到網(wǎng)站相關(guān)網(wǎng)站查詢資料。
小結(jié):這一節(jié)介紹的幾種算法在GBA上是比較容易遇到的典型算法,但絕不是說只有這幾種,還是有很多時(shí)候都得自己ASM跟蹤進(jìn)行分析,這里介紹給大家希望能拓展大家的思維,方便進(jìn)行程序分析,對于一切的問題ASM才是萬能的。