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霍夫曼编码

霍夫曼编码又译为哈夫曼编码、赫夫曼编码,是一种用于无损数据压缩的熵编码(权编码)算法。

在计算机数据处理中,霍夫曼编码使用变长编码表对源符号(如文件中的一个字母)进行编码,其中变长编码表是通过一种评估来源符号出现机率的方法得到的,出现机率高的字母使用较短的编码。

反之出现机率低的则使用较长的编码,这便使编码之后的字符串的平均长度、期望值降低,从而达到无损压缩数据的目的。

例如,在英文中,e的出现机率最高,而z的出现概率则最低。当利用霍夫曼编码对一篇英文进行压缩时,e极有可能用一个比特来表示,而z则可能花去25个比特(不是26)。用普通的表示方法时,每个英文字母均占用一个字节,即8个比特。

二者相比,e使用了一般编码的1/8的长度,z则使用了3倍多。倘若我们能实现对于英文中各个字母出现概率的较准确的估算,就可以大幅度提高无损压缩的比例。

霍夫曼编码的优缺点

1、霍夫曼编码优点

霍夫曼编码的码长虽然是可变的,但却自带同步代码。例如,码串中的第1位为0,那末肯定是符号A,因为表示其他符号的代码没有一个是以0开始的,因此下一位就表示下一个符号代码的第1位。

同样,如果出现“110”,那么它就代表符号D。如果事先编写出一本解释各种代码意义的“词典”,即码簿,那么就可以根据码簿一个码一个码地依次进行译码。

2、霍夫曼编码缺点

霍夫曼编码没有错误保护功能,在译码时,如果码串中没有错误,那么就能一个接一个地正确译出代码。但如果码串中有错误,哪仅是1位出现错误,不但这个码本身译错,更糟糕的是一错一大串,全乱了套,这种现象称为错误传播。

计算机对这种错误也无能为力,说不出错在哪里,更谈不上去纠正它。另外霍夫曼码是可变长度码,因此很难随意查找或调用压缩文件中间的内容,然后再译码,这就需要在存储代码之前加以考虑,硬件实现有难度。

以上内容参考:百度百科—霍夫曼编码