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為什么要壓縮數(shù)據(jù)，有什么意義嗎？

發(fā)布時(shí)間：2021-04-09 14:35:00 出處：易壓縮閱讀數(shù):3780

數(shù)據(jù)壓縮

數(shù)據(jù)壓縮是指在不損失有用信息的情況下，通過縮小數(shù)據(jù)量來減少存儲(chǔ)空間，提高其傳輸、存儲(chǔ)和處理效率，或者通過某種算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行重組，減少數(shù)據(jù)的冗余和存儲(chǔ)空間的技術(shù)方法。資料壓縮包括有損與無損壓縮。

在計(jì)算機(jī)科學(xué)和信息論中，數(shù)據(jù)壓縮或源編碼是一種根據(jù)特定編碼機(jī)制將信息表示為少于未編碼的數(shù)據(jù)位(或其他與信息有關(guān)的單元)的過程。舉例來說，如果我們將"compression"編碼為"comp"，則本文可以使用更少的數(shù)據(jù)位來表示。一個(gè)流行的壓縮實(shí)例是ZIP文件格式，這種格式被很多計(jì)算機(jī)所使用，它不僅提供了壓縮功能，而且還可以作為一個(gè)存檔工具(Archiver)將多個(gè)文件存儲(chǔ)到同一個(gè)文件中。
對(duì)任何通信形式而言，壓縮數(shù)據(jù)通信只能在信息的發(fā)送方和接收方都能理解編碼機(jī)制時(shí)才能起作用。舉例來說，只有在接受方知道該文章需要用英語字符進(jìn)行解釋時(shí)，該文章才有意義。類似地，只有接收者知道編碼方法時(shí)，才能理解壓縮數(shù)據(jù)。有些壓縮算法利用這一特點(diǎn)，在壓縮過程中對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，如使用密碼加密，以確保只有獲得授權(quán)的一方才能正確獲取數(shù)據(jù)。
由于大多數(shù)真實(shí)世界中的數(shù)據(jù)具有統(tǒng)計(jì)冗余，數(shù)據(jù)壓縮得以實(shí)現(xiàn)。舉例來說，在英語中，字母“e”比字母“z”更常用，而在字母“q”后面加上“z”的可能性很小。非破壞壓縮算法通常使用統(tǒng)計(jì)冗余，因此可以更加簡潔，但是仍然能夠完整地表示發(fā)送者的數(shù)據(jù)。
若容許一定程度的保真度損失，進(jìn)一步的壓縮仍可實(shí)現(xiàn)。舉例來說，人們?cè)谟^看圖片或電視圖像時(shí)，可能沒有注意到某些不完美的細(xì)節(jié)。類似地，兩個(gè)錄音采樣序列聽起來可能是一樣的，但實(shí)際上并不完全相同。有損壓縮算法使用更少的數(shù)字來表示圖像、視頻或音頻，但會(huì)產(chǎn)生很小的差異。
壓縮很重要，因?yàn)樗兄跍p少對(duì)諸如硬盤空間和連接帶寬等昂貴資源的消耗，但是壓縮也需要消耗信息處理資源，而這同樣會(huì)很昂貴。因此，設(shè)計(jì)一種數(shù)據(jù)壓縮機(jī)制需要兼顧壓縮能力、失真程度、所需計(jì)算資源和其他需要考慮的各種因素。
有些機(jī)制是可逆的，因此能夠恢復(fù)原始數(shù)據(jù)，這一機(jī)制被稱為無損數(shù)據(jù)壓縮；而另一些機(jī)制則是為了提高壓縮率而允許一定程度的數(shù)據(jù)損失，這一機(jī)制被稱為有損數(shù)據(jù)壓縮。
但是，通常有些文件是非破壞數(shù)據(jù)壓縮算法無法壓縮的，事實(shí)上，對(duì)于不包含可識(shí)別樣式的數(shù)據(jù)，壓縮算法是無法壓縮的。嘗試壓縮已經(jīng)被壓縮的數(shù)據(jù)通常會(huì)產(chǎn)生實(shí)際的擴(kuò)展數(shù)據(jù)，嘗試壓縮加密的數(shù)據(jù)通常也會(huì)產(chǎn)生同樣的結(jié)果。
事實(shí)上，損壞了的數(shù)據(jù)壓縮也可能最終無法正常工作。舉個(gè)特別的例子，壓縮算法每次刪除文件的最后一個(gè)字節(jié)，然后經(jīng)過此算法持續(xù)壓縮直到文件變空，壓縮算法就無法繼續(xù)工作了。

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