Алгоритм уплотнения данных по методу Хафмана
01.01.2007
{$A+,B-,D+,E+,F-,G-,I-,L+,N-,O-,R+,S+,V+,X-}
{$M 16384,0,655360}
{******************************************************}
{* Алгоритм уплотнения данных по методу *}
{* Хафмана. *}
{******************************************************}
Program Hafman;
Uses Crt,Dos,Printer;
Type PCodElement = ^CodElement;
CodElement = record
NewLeft,NewRight,
P0, P1 : PCodElement; {элемент входящий одновременно}
LengthBiteChain : byte; { в массив , очередь и дерево }
BiteChain : word;
CounterEnter : word;
Key : boolean;
Index : byte;
end;
TCodeTable = array [0..255] of PCodElement;
Var CurPoint,HelpPoint,
LeftRange,RightRange : PCodElement;
CodeTable : TCodeTable;
Root : PCodElement;
InputF, OutputF, InterF : file;
TimeUnPakFile : longint;
AttrUnPakFile : word;
NumRead, NumWritten: Word;
InBuf : array[0..10239] of byte;
OutBuf : array[0..10239] of byte;
BiteChain : word;
CRC,
CounterBite : byte;
OutCounter : word;
InCounter : word;
OutWord : word;
St : string;
LengthOutFile, LengthArcFile : longint;
Create : boolean;
NormalWork : boolean;
ErrorByte : byte;
DeleteFile : boolean;
{-------------------------------------------------}
procedure ErrorMessage;
{ --- вывод сообщения об ошибке --- }
begin
If ErrorByte <> 0 then
begin
Case ErrorByte of
2 : Writeln('File not found ...');
3 : Writeln('Path not found ...');
5 : Writeln('Access denied ...');
6 : Writeln('Invalid handle ...');
8 : Writeln('Not enough memory ...');
10 : Writeln('Invalid environment ...');
.
11 : Writeln('Invalid format ...');
18 : Writeln('No more files ...');
else Writeln('Error #',ErrorByte,' ...');
end;
NormalWork:=False;
ErrorByte:=0;
end;
end;
procedure ResetFile;
{ --- открытие файла для архивации --- }
Var St : string;
begin
Assign(InputF, ParamStr(3));
Reset(InputF, 1);
ErrorByte:=IOResult;
ErrorMessage;
If NormalWork then Writeln('Pak file : ',ParamStr(3),'...');
end;
procedure ResetArchiv;
{ --- открытие файла архива, или его создание --- }
begin
St:=ParamStr(2);
If Pos('.',St)<>0 then Delete(St,Pos('.',St),4);
St:=St+'.vsg';
Assign(OutputF, St);
Reset(OutPutF,1);
Create:=False;
If IOResult=2 then
begin
Rewrite(OutputF, 1);
Create:=True;
end;
If NormalWork then
If Create then Writeln('Create archiv : ',St,'...')
else Writeln('Open archiv : ',St,'...')
end;
procedure SearchNameInArchiv;
{ --- в дальнейшем - поиск имени файла в архиве --- }
begin
Seek(OutputF,FileSize(OutputF));
ErrorByte:=IOResult;
ErrorMessage;
end;
procedure DisposeCodeTable;
{ --- уничтожение кодовой таблицы и очереди --- }
Var I : byte;
begin
For I:=0 to 255 do Dispose(CodeTable[I]);
end;
procedure ClosePakFile;
{ --- закрытие архивируемого файла --- }
Var I : byte;
begin
If DeleteFile then Erase(InputF);
.
Close(InputF);
end;
procedure CloseArchiv;
{ --- закрытие архивного файла --- }
begin
If FileSize(OutputF)=0 then Erase(OutputF);
Close(OutputF);
end;
procedure InitCodeTable;
{ --- инициализация таблицы кодировки --- }
Var I : byte;
begin
For I:=0 to 255 do
begin
New(CurPoint);
CodeTable[I]:=CurPoint;
With CodeTable[I]^ do
begin
P0:=Nil;
P1:=Nil;
LengthBiteChain:=0;
BiteChain:=0;
CounterEnter:=1;
Key:=True;
Index:=I;
end;
end;
For I:=0 to 255 do
begin
If I>0 then CodeTable[I-1]^.NewRight:=CodeTable[I];
If I<255 then CodeTable[I+1]^.NewLeft:=CodeTable[I];
end;
LeftRange:=CodeTable[0];
RightRange:=CodeTable[255];
CodeTable[0]^.NewLeft:=Nil;
CodeTable[255]^.NewRight:=Nil;
end;
procedure SortQueueByte;
{ --- пузырьковая сортировка по возрастанию --- }
Var Pr1,Pr2 : PCodElement;
begin
CurPoint:=LeftRange;
While CurPoint <> RightRange do
begin
If CurPoint^.CounterEnter > CurPoint^.NewRight^.CounterEnter then
begin
HelpPoint:=CurPoint^.NewRight;
HelpPoint^.NewLeft:=CurPoint^.NewLeft;
CurPoint^.NewLeft:=HelpPoint;
If HelpPoint^.NewRight<>Nil then HelpPoint^.NewRight^.NewLeft:=CurPoint;
CurPoint^.NewRight:=HelpPoint^.NewRight;
HelpPoint^.NewRight:=CurPoint;
If HelpPoint^.NewLeft<>Nil then HelpPoint^.NewLeft^.NewRight:=HelpPoint;
If CurPoint=LeftRange then LeftRange:=HelpPoint;
If HelpPoint=RightRange then RightRange:=CurPoint;
CurPoint:=CurPoint^.NewLeft;
.
If CurPoint = LeftRange then CurPoint:=CurPoint^.NewRight
else CurPoint:=CurPoint^.NewLeft;
end
else CurPoint:=CurPoint^.NewRight;
end;
end;
procedure CounterNumberEnter;
{ --- подсчет частот вхождений байтов в блоке --- }
Var C : word;
begin
For C:=0 to NumRead-1 do
Inc(CodeTable[(InBuf[C])]^.CounterEnter);
end;
function SearchOpenCode : boolean;
{ --- поиск в очереди пары открытых по Key минимальных значений --- }
begin
CurPoint:=LeftRange;
HelpPoint:=LeftRange;
HelpPoint:=HelpPoint^.NewRight;
While not CurPoint^.Key do
CurPoint:=CurPoint^.NewRight;
While (not (HelpPoint=RightRange)) and (not HelpPoint^.Key) do
begin
HelpPoint:=HelpPoint^.NewRight;
If (HelpPoint=CurPoint) and (HelpPoint<>RightRange) then
HelpPoint:=HelpPoint^.NewRight;
end;
If HelpPoint=CurPoint then SearchOpenCode:=False else SearchOpenCode:=True;
end;
procedure CreateTree;
{ --- создание дерева частот вхождения --- }
begin
While SearchOpenCode do
begin
New(Root);
With Root^ do
begin
P0:=CurPoint;
P1:=HelpPoint;
LengthBiteChain:=0;
BiteChain:=0;
CounterEnter:=P0^.CounterEnter + P1^.CounterEnter;
Key:=True;
P0^.Key:=False;
P1^.Key:=False;
end;
HelpPoint:=LeftRange;
While (HelpPoint^.CounterEnter < Root^.CounterEnter) and
(HelpPoint<>Nil) do HelpPoint:=HelpPoint^.NewRight;
If HelpPoint=Nil then { добавление в конец }
begin
Root^.NewLeft:=RightRange;
RightRange^.NewRight:=Root;
Root^.NewRight:=Nil;
RightRange:=Root;
end
.
else
begin { вставка перед HelpPoint }
Root^.NewLeft:=HelpPoint^.NewLeft;
HelpPoint^.NewLeft:=Root;
Root^.NewRight:=HelpPoint;
If Root^.NewLeft<>Nil then Root^.NewLeft^.NewRight:=Root;
end;
end;
end;
procedure ViewTree( P : PCodElement );
{ --- просмотр дерева частот и присваивание кодировочных цепей листьям --- }
Var Mask,I : word;
begin
Inc(CounterBite);
If P^.P0<>Nil then ViewTree( P^.P0 );
If P^.P1<>Nil then
begin
Mask:=(1 SHL (16-CounterBite));
BiteChain:=BiteChain OR Mask;
ViewTree( P^.P1 );
Mask:=(1 SHL (16-CounterBite));
BiteChain:=BiteChain XOR Mask;
end;
If (P^.P0=Nil) and (P^.P1=Nil) then
begin
P^.BiteChain:=BiteChain;
P^.LengthBiteChain:=CounterBite-1;
end;
Dec(CounterBite);
end;
procedure CreateCompressCode;
{ --- обнуление переменных и запуск просмотра дерева с вершины --- }
begin
BiteChain:=0;
CounterBite:=0;
Root^.Key:=False;
ViewTree(Root);
end;
procedure DeleteTree;
{ --- удаление дерева --- }
Var P : PCodElement;
begin
CurPoint:=LeftRange;
While CurPoint<>Nil do
begin
If (CurPoint^.P0<>Nil) and (CurPoint^.P1<>Nil) then
begin
If CurPoint^.NewLeft <> Nil then
CurPoint^.NewLeft^.NewRight:=CurPoint^.NewRight;
If CurPoint^.NewRight <> Nil then
CurPoint^.NewRight^.NewLeft:=CurPoint^.NewLeft;
If CurPoint=LeftRange then LeftRange:=CurPoint^.NewRight;
If CurPoint=RightRange then RightRange:=CurPoint^.NewLeft;
P:=CurPoint;
CurPoint:=P^.NewRight;
Dispose(P);
end
.
else CurPoint:=CurPoint^.NewRight;
end;
end;
procedure SaveBufHeader;
{ --- запись в буфер заголовка архива --- }
Type
ByteField = array[0..6] of byte;
Const
Header : ByteField = ( $56, $53, $31, $00, $00, $00, $00 );
begin
If Create then
begin
Move(Header,OutBuf[0],7);
OutCounter:=7;
end
else
begin
Move(Header[3],OutBuf[0],4);
OutCounter:=4;
end;
end;
procedure SaveBufFATInfo;
{ --- запись в буфер всей информации по файлу --- }
Var I : byte;
St : PathStr;
R : SearchRec;
begin
St:=ParamStr(3);
For I:=0 to Length(St)+1 do
begin
OutBuf[OutCounter]:=byte(Ord(St[I]));
Inc(OutCounter);
end;
FindFirst(St,$00,R);
Dec(OutCounter);
Move(R.Time,OutBuf[OutCounter],4);
OutCounter:=OutCounter+4;
OutBuf[OutCounter]:=R.Attr;
Move(R.Size,OutBuf[OutCounter+1],4);
OutCounter:=OutCounter+5;
end;
procedure SaveBufCodeArray;
{ --- сохранить массив частот вхождений в архивном файле --- }
Var I : byte;
begin
For I:=0 to 255 do
begin
OutBuf[OutCounter]:=Hi(CodeTable[I]^.CounterEnter);
Inc(OutCounter);
OutBuf[OutCounter]:=Lo(CodeTable[I]^.CounterEnter);
Inc(OutCounter);
end;
end;
.
procedure CreateCodeArchiv;
{ --- создание кода сжатия --- }
begin
InitCodeTable; { инициализация кодовой таблицы }
CounterNumberEnter; { подсчет числа вхождений байт в блок }
SortQueueByte; { cортировка по возрастанию числа вхождений }
SaveBufHeader; { сохранить заголовок архива в буфере }
SaveBufFATInfo; { сохраняется FAT информация по файлу }
SaveBufCodeArray; { сохранить массив частот вхождений в архивном файле }
CreateTree; { создание дерева частот }
CreateCompressCode; { cоздание кода сжатия }
DeleteTree; { удаление дерева частот }
end;
procedure PakOneByte;
{ --- сжатие и пересылка в выходной буфер одного байта --- }
Var Mask : word;
Tail : boolean;
begin
CRC:=CRC XOR InBuf[InCounter];
Mask:=CodeTable[InBuf[InCounter]]^.BiteChain SHR CounterBite;
OutWord:=OutWord OR Mask;
CounterBite:=CounterBite+CodeTable[InBuf[InCounter]]^.LengthBiteChain;
If CounterBite>15 then Tail:=True else Tail:=False;
While CounterBite>7 do
begin
OutBuf[OutCounter]:=Hi(OutWord);
Inc(OutCounter);
If OutCounter=(SizeOf(OutBuf)-4) then
begin
BlockWrite(OutputF,OutBuf,OutCounter,NumWritten);
OutCounter:=0;
end;
CounterBite:=CounterBite-8;
If CounterBite<>0 then OutWord:=OutWord SHL 8 else OutWord:=0;
end;
If Tail then
begin
Mask:=CodeTable[InBuf[InCounter]]^.BiteChain SHL
(CodeTable[InBuf[InCounter]]^.LengthBiteChain-CounterBite);
OutWord:=OutWord OR Mask;
end;
Inc(InCounter);
If (InCounter=(SizeOf(InBuf))) or (InCounter=NumRead) then
begin
InCounter:=0;
BlockRead(InputF,InBuf,SizeOf(InBuf),NumRead);
end;
end;
procedure PakFile;
{ --- процедура непосредственного сжатия файла --- }
begin
ResetFile;
SearchNameInArchiv;
If NormalWork then
begin
BlockRead(InputF,InBuf,SizeOf(InBuf),NumRead);
OutWord:=0;
.
CounterBite:=0;
OutCounter:=0;
InCounter:=0;
CRC:=0;
CreateCodeArchiv;
While (NumRead<>0) do PakOneByte;
OutBuf[OutCounter]:=Hi(OutWord);
Inc(OutCounter);
OutBuf[OutCounter]:=CRC;
Inc(OutCounter);
BlockWrite(OutputF,OutBuf,OutCounter,NumWritten);
DisposeCodeTable;
ClosePakFile;
end;
end;
procedure ResetUnPakFiles;
{ --- открытие файла для распаковки --- }
begin
InCounter:=7;
St:='';
repeat
St[InCounter-7]:=Chr(InBuf[InCounter]);
Inc(InCounter);
until InCounter=InBuf[7]+8;
Assign(InterF,St);
Rewrite(InterF,1);
ErrorByte:=IOResult;
ErrorMessage;
If NormalWork then
begin
WriteLn('UnPak file : ',St,'...');
Move(InBuf[InCounter],TimeUnPakFile,4);
InCounter:=InCounter+4;
AttrUnPakFile:=InBuf[InCounter];
Inc(InCounter);
Move(InBuf[InCounter],LengthArcFile,4);
InCounter:=InCounter+4;
end;
end;
procedure CloseUnPakFile;
{ --- закрытие файла для распаковки --- }
begin
If not NormalWork then Erase(InterF)
else
begin
SetFAttr(InterF,AttrUnPakFile);
SetFTime(InterF,TimeUnPakFile);
end;
Close(InterF);
end;
procedure RestoryCodeTable;
{ --- воссоздание кодовой таблицы по архивному файлу --- }
Var I : byte;
begin
InitCodeTable;
For I:=0 to 255 do
.
begin
CodeTable[I]^.CounterEnter:=InBuf[InCounter];
CodeTable[I]^.CounterEnter:=CodeTable[I]^.CounterEnter SHL 8;
Inc(InCounter);
CodeTable[I]^.CounterEnter:=CodeTable[I]^.CounterEnter+InBuf[InCounter];
Inc(InCounter);
end;
end;
procedure UnPakByte( P : PCodElement );
{ --- распаковка одного байта --- }
Var Mask : word;
begin
If (P^.P0=Nil) and (P^.P1=Nil) then
begin
OutBuf[OutCounter]:=P^.Index;
Inc(OutCounter);
Inc(LengthOutFile);
If OutCounter = (SizeOf(OutBuf)-1) then
begin
BlockWrite(InterF,OutBuf,OutCounter,NumWritten);
OutCounter:=0;
end;
end
else
begin
Inc(CounterBite);
If CounterBite=9 then
begin
Inc(InCounter);
If InCounter = (SizeOf(InBuf)) then
begin
InCounter:=0;
BlockRead(OutputF,InBuf,SizeOf(InBuf),NumRead);
end;
CounterBite:=1;
end;
Mask:=InBuf[InCounter];
Mask:=Mask SHL (CounterBite-1);
Mask:=Mask OR $FF7F; { установка всех битов кроме старшего }
If Mask=$FFFF then UnPakByte(P^.P1)
else UnPakByte(P^.P0);
end;
end;
procedure UnPakFile;
{ --- распаковка одного файла --- }
begin
BlockRead(OutputF,InBuf,SizeOf(InBuf),NumRead);
ErrorByte:=IOResult;
ErrorMessage;
If NormalWork then ResetUnPakFiles;
If NormalWork then
begin
RestoryCodeTable;
SortQueueByte;
CreateTree; { создание дерева частот }
CreateCompressCode;
CounterBite:=0;
.
OutCounter:=0;
LengthOutFile:=0;
While LengthOutFile<LengthArcFile do
UnPakByte(Root);
BlockWrite(InterF,OutBuf,OutCounter,NumWritten);
DeleteTree;
DisposeCodeTable;
end;
CloseUnPakFile;
end;
{ ------------------------- main text ------------------------- }
begin
DeleteFile:=False;
NormalWork:=True;
ErrorByte:=0;
WriteLn;
WriteLn('ArcHaf version 1.0 (c) Copyright VVS Soft Group, 1992.');
ResetArchiv;
If NormalWork then
begin
St:=ParamStr(1);
Case St[1] of
'a','A' : PakFile;
'm','M' : begin
DeleteFile:=True;
PakFile;
end;
'e','E' : UnPakFile;
else ;
end;
end;
CloseArchiv;
end.