行程编码应用软件实验报告.docx

行程编码应用软件实验报告.docx

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行程编码应用软件实验报告

行程编码小软件实验报告

一、实验目的

设计一个微型软件以实现用行程编码的思想压缩/还原文本内容并可写入文件。

二、实验方法（算法及实现原理）

软件功能

利用C#语言进行简单软件编写，此软件设置四个关键按钮（分别表示压缩、解压、从文本中读入文件、将压缩后文本写入文件），两个文本框（一个显示原文本，另一个显示压缩后文本），一个文本可变标签（显示压缩比）以及一个显示样例按钮。

用户可以通过单击“读入原码文件”按钮读入原文文本，本程序中为了简化操作，规定文本为放在与应用程序同一目录下的名为“Original.txt”，也可以直接单击文本框输入数据。

单击“压缩”后执行行程编码算法，其具体内容见本节最后。

生成的压缩后字符串显示在压缩后文本框中。

单击“还原”后执行行程编码逆向算法，具体实现同见本节最后部分。

最后生成的原码显示在原码的文本框中。

单击“写入压缩文件”会在与该应用程序同目录下创建一个名为“compress”的文件，该文件内容即为压缩后的文本框显示的内容。

单击“产生随机字串”会产生随机长度、大小的字串原码于第一个文本框中。

算法部分

经过严谨的推理，得出若要使压缩程序支持所有字符编码格式，当某些关键字符长度为1时，压缩后文件内容必超过1，以下为详细证明过程:

∵行程编码的定义为任何重复的字符序列可被一个短格式取代

∴若某些字符长度为1时仍用该字符而不对字符进行拓展时，

则一定存在某些原码能构成该短格式的形式同时保证压缩后

不改变字串，但解压时由于为指定格式而转化成其他字串。

例1：

固定格式为‘/’+个数+‘\’+单字符，存在如“/123\a”形式的原文，在解压后仍保持不变，但还原回去时会变为123个a的字串。

例2：

固定格式为‘/’+单字符+个数，存在如“/a5”的原文，使得解压后文本不变而还原回去时会变成“aaaaa”。

等等。

同理，可证有2-4位的字符串时，无法将某些特定的字符串（如数字、标记符号等）按原码直接输出到压缩后文件中，课本中ppt上内容存在漏洞。

以下为文字证明过程：

当该字符为标记符号时，在标记符号只有1位时，由之前证明得必然至少需要两位编码来代替该字符，因此2位字符压缩码代表的会是1位原码，同理，对于更多位的标记字符也是如此。

当该字符为数字时，如例1的格式不会出问题，而例2的格式则无法识别个数与字符（串）的差别，如：

“2/222/1”中间的“222”指代不明。

综上所述，我认为不应该采取上课ppt中所叙述的内容，在字符串处理时不按照4位为标准来编码。

应该保证在压缩过程中保持同一种编码形式（但其中有部分无关字符可按照直接输出的形式输出，提高压缩比率），以下是我本人自己写的方法：

以‘/’为标记符号，固定格式为（‘/’）+单字符+个数，对所有长度、所有字符均有效，其中改进之处为当原文为单个独立字母或非标记字符外其他字符时，输出直接为该字符而不用此格式，由于这些字符在此时为无关字符，可以直接输出，减少压缩后冗余。

解码时先读入单字符（若为标记符号则表示字符为下一位），之后向后查找，若不为数字，则直接输出该字符；若为数字，则依次遍历乘10相加，得出重复次数。

最后通过for循环来达到还原的功能。

三、实验结果

打开该应用将出现如图1所示界面

图1

单击“产生随机字串”字段将于原码文本框中产生随机文本，如图2所示

图2

单击“读入原码文件”按钮，如果同目录下存在名为“Original.txt”的文件，则读入文件内容于原码文本框中，然则弹出提示框如图3、4所示

图3图4

单击“压缩”按钮，则程序在后台对文本进行处理，将压缩后文本显示于压缩后文本框中，同时计算出压缩比如图5所示

图5

清空原码文本框，在压缩后文本框中输入任意压缩后字串，单击“还原”按钮，将会在原码框中显示原文，也同时计算出压缩比如图6所示

图6

单击“写入压缩文件”按钮，程序会在同目录下创建名为“compress”的文件，由于文件内容与压缩后文本框内容一致，不予截图重复显示，程序会提示保存成功，如图7所示

图7

对于本实验，本程序可以支持所有编码类型，使程序在各种情况下均可以正常运行。

五、遇到的问题及解决方法

问题1：

在思考行程编码算法时发现某些单字符只出现一遍时无法直接打印，会在还原时出错，具体证明详见第二大点的算法部分。

解决方案为当出现单一的该类特殊字符时，需要稍稍增加文本长度对该类字符做一个解释作用。

问题2：

为了支持所有编码的格式，同时本程序不同于其他console环境界面，对字串可以直接一并读入并对如中文等字符直接分割，不采取按4位（char）的方式读取内容。

采用字串的形式并利用控件自动转字串功能对文本进行分词。

四、总结

通过该实验让我对行程编码有了个较为全面的认识，行程编码自身是不存在最优解的，因此无法得出行程编码的最优压缩方案，任何方案都存在或小或大的漏洞或问题，本人几经考虑后决定采用了一种无漏洞（支持所有字符的所有形式）但在某些特殊情况下压缩比并不理想的方案。

【证明部分详见第二大点算法部分】

五、实验代码

以下为部分关键代码

//简易行程编码软件.cs

usingSystem;

usingSystem.Collections.Generic;

usingSystem.ComponentModel;

usingSystem.Data;

usingSystem.Drawing;

usingSystem.Linq;

usingSystem.Text;

usingSystem.Threading.Tasks;

usingSystem.IO;

usingSystem.Text;

usingSystem.Windows.Forms;

namespace行程编码

{

publicpartialclass简易行程编码软件:

Form

{

public简易行程编码软件（）

{

InitializeComponent（）;

}

privatevoidbutton1_Click（objectsender,EventArgse）

{

strings=textBox1.Text.ToString（）,ans="";

for（inti=0;i

{

charc=s[i];

if（（i+3

{

intcnt=4;

i+=3;

while（i+1

{

i++;

cnt++;

}

i++;

if（c>='0'&&c<='9'||c=='/'）

ans+="/"+c.ToString（）+cnt.ToString（）;

else

ans+=c.ToString（）+cnt.ToString（）;

}

else

{

if（c>='0'&&c<='9'||c=='/'）

ans+="/"+c.ToString（）;

else

ans+=c.ToString（）;

i++;

}

}

textBox2.Text=ans;

if（ans==""）

label4.Text="内容为空！

！

！

";

else

{

doublescale=ans.Length/（s.Length*1.0）*100;

label4.Text=scale.ToString（"0.00"）+"%";

}

}

privatevoidbutton2_Click（objectsender,EventArgse）

{

strings=textBox2.Text.ToString（）,ans="";

for（inti=0;i

{

charc;

intcnt=0;

if（s[i]=='/'）

{

c=s[i+1];

i+=2;

while（i='0'&&s[i]<='9'）

{

cnt=cnt*10+（int）（s[i]-'0'）;

i++;

}

if（cnt==0）cnt=1;

for（intt=0;t

ans+=c.ToString（）;

}

else

{

c=s[i++];

while（i='0'&&s[i]<='9'）

{

cnt=cnt*10+（int）（s[i]-'0'）;

i++;

}

if（cnt==0）cnt=1;

for（intt=0;t

ans+=c.ToString（）;

}

}

textBox1.Text=ans;

if（ans==""）

label4.Text="内容为空！

";

else

{

doublescale=s.Length/（ans.Length*1.0）*100;

label4.Text=scale.ToString（"0.00"）+"%";

}

}

privatevoidbutton3_Click（objectsender,EventArgse）

{

FileStreamfs=newFileStream（"compress",FileMode.OpenOrCreate,FileAccess.ReadWrite）;

StreamWritersw=newStreamWriter（fs）;

sw.Write（textBox2.Text.ToString（））;

sw.Close（）;

MessageBox.Show（"保存成功！

"）;

}

privatevoidlabel5_Click（objectsender,EventArgse）

{

stringstr="";

Randomrandom=newRandom（）;

intn=random.Next（3,20）,m=random.Next（5,50）;

intcnt=random.Next（0,128）;

for（inti=0;i

{

for（intj=0;j

str+=（（char）cnt）.ToString（）;

cnt=random.Next（0,128）;

m=random.Next（5,50）;

}

textBox1.Text=str;

}

privatevoidbutton4_Click（objectsender,EventArgse）

{

stringstrLine;

try

{

FileStreamaFile=newFileStream（"Original.txt",FileMode.Open）;

StreamReadersr=newStreamReader（aFile）;

strLine=sr.ReadLine（）;

while（strLine!

=null）

{

textBox1.Text+=strLine;

strLine=sr.ReadLine（）;

}

sr.Close（）;

}

catch（IOExceptionex）

{

MessageBox.Show（"找不到名为‘Original.txt’的文件！

"）;

}

}

}

}

/**************************简易行程编码软件.Designer.cs****************************/

namespace行程编码

{

partialclass简易行程编码软件

{

///

privateSystem.ComponentModel.IContainercomponents=null;

///

///trueifmanagedresourcesshouldbedisposed;otherwise,false.

protectedoverridevoidDispose（booldisposing）

{

if（disposing&&（components!

=null））

{

components.Dispose（）;

}

base.Dispose（disposing）;

}

#regionWindowsFormDesignergeneratedcode

///

privatevoidInitializeComponent（）

{

System.ComponentModel.ComponentResourceManagerresources=newSystem.ComponentModel.ComponentResourceManager（typeof（简易行程编码软件））;

this.label1=newSystem.Windows.Forms.Label（）;

this.button4=newSystem.Windows.Forms.Button（）;

this.label5=newSystem.Windows.Forms.Label（）;

this.label4=newSystem.Windows.Forms.Label（）;

this.label3=newSystem.Windows.Forms.Label（）;

this.button3=newSystem.Windows.Forms.Button（）;

this.button2=newSystem.Windows.Forms.Button（）;

this.textBox2=newSystem.Windows.Forms.TextBox（）;

this.textBox1=newSystem.Windows.Forms.TextBox（）;

this.label2=newSystem.Windows.Forms.Label（）;

this.button1=newSystem.Windows.Forms.Button（）;

this.SuspendLayout（）;

//

//label1

//

this.label1.AutoSize=true;

this.label1.Location=newSystem.Drawing.Point（73,28）;

this.label1.Margin=newSystem.Windows.Forms.Padding（4,0,4,0）;

this.label1.Name="label1";

this.label1.Size=newSystem.Drawing.Size（56,16）;

this.label1.TabIndex=1;

this.label1.Text="原文：

";

//

//button4

//

this.button4.Location=newSystem.Drawing.Point（232,321）;

this.button4.Margin=newSystem.Windows.Forms.Padding（4,4,4,4）;

this.button4.Name="button4";

this.button4.Size=newSystem.Drawing.Size（127,31）;

this.button4.TabIndex=20;

this.button4.Text="读入原码文件";

this.button4.UseVisualStyleBackColor=true;

this.button4.Click+=newSystem.EventHandler（this.button4_Click）;

//

//label5

//

this.label5.AutoSize=true;

this.label5.ForeColor=System.Drawing.Color.FromArgb（（（int）（（（byte）（0））））,（（int）（（（byte）（192））））,（（int）（（（byte）（0）））））;

this.label5.Location=newSystem.Drawing.Point（39,101）;

this.label5.Margin=newSystem.Windows.Forms.Padding（4,0,4,0）;

this.label5.Name="label5";

this.label5.Size=newSystem.Drawing.Size（104,16）;

this.label5.TabIndex=19;

this.label5.Text="产生随机字串";

this.label5.TextAlign=System.Drawing.ContentAlignment.MiddleCenter;

this.label5.Click+=newSystem.EventHandler（this.label5_Click）;

//

//label4

//

this.label4.ForeColor=System.Drawing.Color.Red;

this.label4.Location=newSystem.Drawing.Point（13,336）;

this.label4.Margin=newSystem.Windows.Forms.Padding（4,0,4,0）;

this.label4.Name="label4";

this.label4.RightToLeft=System.Windows.Forms.RightToLeft.No;

this.label4.Size=newSystem.Drawing.Size（107,16）;

this.label4.TabIndex=18;

this.label4.Text="100%";

this.label4.TextAlign=System.Drawing.ContentAlignment.MiddleRight;

//

//label3

//

this.label3.AutoSize=true;

this.label3.ForeColor=System.Drawing.SystemColors.ControlText;

this.label3.Location=newSystem.Drawing.Point（39,300）;

this.label3.Margin=newSystem.Windows.Forms.Padding（4,0,4,0）;

this.label3.Name="label3";

this.label3.Size=newSystem.Drawing.Size（88,16）;

this.label3.TabIndex=17;

this.label3.Text="压缩比为：

";

//

//button3

//

this.button3.Location=newSystem.Drawing.Point（232,360）;

this.button3.Margin=newSystem.Windows.Forms.Padding（4,4,4,4）;

this.button3.Name="button3";

this.button3.Size=newSystem.Drawing.Size（127,31）;

this.button3.TabIndex=16;

this.button3.Text="写入压缩文件";

this.button3.UseVisualStyleBackColor=true;

this.button3.Click+=newSystem.EventHandler（this.button3_Click）;

//

//button2

//

this.button2.Location=newSystem.Drawing.Point（151,360）;

this.button2.Margin=newSystem.Windows.Forms.Padding（4,4,4,4）;

this.button2.Name="button2";

this.button2.Size=newSystem.Drawing.Size（73,31）;

this.button2.TabIndex=15;

this.button2.Text="还原";

this.button2.UseVisualStyleBackColor=true;

this.button2.Click+=newSystem.EventHandler（this.button2_Click）;

//

//textBox2

//

this.textBox2.Location=newSystem.Drawing.Point（149,160）;

this.te