zigzag压缩算法
前文 Base 128 Varints 编码(压缩算法) 介绍了Base 128 Varints这种对数字传输的编码,了解到了这种编码方式是为了最大程度压缩数字的。但是,在前文里,我们只谈论到了正数的情况,那如果出现了负数,该怎么办?zigzag压缩算法解决的就是这个问题。
在聊这个算法之前,我们得先补补课,聊聊二进制补码相关的东东。
一、二进制及补码
我们知道,计算机存储的数据都是二进制的01串,而数字的01串又是以补码的形式存储的,补码是什么东西?为什么要用补码?下面我们一个个来看:
1.原码
要了解补码,首先要了解原码。
什么是原码?简单点说,就是把十进制转为二进制的表示形式,我们用第一个位表示符号(0为非负数,1为负数),剩下的位表示值。比如:
[+8] = [00001000]原
[-8] = [10001000]原
2.反码
我们用第一位表示符号(0为非负数,1为负数),剩下的位,非负数保持不变,负数按位求反。比如:
[+8] = [00001000]原 = [0000 1000]反
[-8] = [10001000]原 = [1111 0111]反
就是说:正数的反码是本身,负数的反码保持符号位不变,其他位逐位取反
3.补码
首先,我们来看为什么会出现补码,我们先来看2个问题
第一,0居然用2个编码(+0和-0)来表示了:
原码:[0000 0000]原 = [1000 0000]原
反码:[0000 0000]反 = [1111 1111]反
第二,我们来看一个现象
1 + (-1)
= [00000001]原 + [1000 0001]原
= [10000010]原
= -2
明显是不对的!
反码:
1 + (-1)
= [00000001]反 + [1111 1110]反
= [1111 1111]反
= -0
表现的好诡异!(正常应该是 0000 0000)
为了解决这些问题,我们在计算机体系中引入了补码。
现在我们来看补码怎么取:
我们用第一位表示符号(0为非负数,1为负数),剩下的位非负数保持不变,负数按位求反末位加一。
[+8] = [00001000]原 = [0000 1000]补
[-8] = [10001000]原 = [1111 0111]反 = [1111 1000]补
即:正数的补码是自己本身,负数的补码口诀为:逐位取反,末位加1
引进了补码之后,我们看看计算的情况:
1 + (-1)
= [00000001]补 + [1111 1111]补
= [0000 0000]补
= 0
很明显,通过这样的方式,计算机进行运算的时候,就不用关心符号这个问题,而只需要按照统一的逢二进一的原则进行运算就可以了。
好了,补充了这些知识之后,可以进入正题了。
二、zigzag压缩算法
前文说到了,在绝大多数情况下,我们使用到的整数,往往是比较小的。然而,我们为了正确,又不得不把很多无用的0进行传输。Base 128 Varints编码很好地解决了上面说的问题,但是,如果传输的数字出现了负数,会出现什么情况呢?
依然举个很简单的例子,假设我要传输数字-1,会怎样传输呢?
[-1]=[10000000 00000000 00000000 00000001]原 = [11111111 11111111 11111111 11111110]反 = [11111111 11111111 11111111 11111111]补
前面的废物0,到这里居然变成了废物1了,怎么样才能进行压缩呢?
zigzag给出了一个很巧的方法:我们之前讲补码讲过,补码的第一位是符号位,他阻碍了我们对于前导0的压缩,那么,我们就把这个符号位放到补码的最后,其他位整体前移一位:
-1= [11111111_11111111_11111111_11111111]补= [11111111_11111111_11111111_11111111]符号后移
但是即使这样,也是很难压缩的,因为数字绝对值越小,他所含的前导1越多。于是,这个算法就把负数的所有数据位按位求反,符号位保持不变,得到了这样的整数:
-1= [11111111_11111111_11111111_11111111]补= [11111111_11111111_11111111_11111111]符号后移=[00000000_00000000_00000000_00000001]符号后移
我们熟悉的前面的一堆0又出现了,又可以愉快地使用Base 128 Varints算法进行编码了。
那么,如果是正数的情况,这个算法改怎么处理呢?如果数字是正数,符号位一样放到最后,其他数据全部保持不变就行了,例如:
[1]
= (00000000_00000000_00000000_00000001)补
= (00000000_00000000_00000000_00000010)符号后移
= (00000000_00000000_00000000_00000010)zigzag
这样一弄,正数、0、负数都有同样的表示方法了,我们就可以对小整数进行压缩了
zigzag压缩算法的更多相关文章
- RPC-Thrift(三)
TProtocol TProtocol定义了消息怎么进行序列化和反序列化的. TProtocol的类结构图如下: TBinaryProtocol:二进制编码格式: TCompactProtocol:高 ...
- JPEG图像压缩算法流程详解
JPEG图像压缩算法流程详解 JPEG代表Joint Photographic Experts Group(联合图像专家小组).此团队创立于1986年,1992年发布了JPEG的标准而在1994年获得 ...
- ZigZag编码
ZigZag编码 在网络传输和数据存储场景中,需要对数据进行压缩.数据压缩的算法非常多,但大部分的数据压缩算法的原理是通过某种编码方式不存储数据中的0比特位,因此0比特位越多,数据压缩的效果越好.Zi ...
- ZIP压缩算法详细分析及解压实例解释
最近自己实现了一个ZIP压缩数据的解压程序,觉得有必要把ZIP压缩格式进行一下详细总结,数据压缩是一门通信原理和计算机科学都会涉及到的学科,在通信原理中,一般称为信源编码,在计算机科学里,一般称为数据 ...
- LZ77压缩算法编码原理详解(结合图片和简单代码)
前言 LZ77算法是无损压缩算法,由以色列人Abraham Lempel发表于1977年.LZ77是典型的基于字典的压缩算法,现在很多压缩技术都是基于LZ77.鉴于其在数据压缩领域的地位,本文将结合图 ...
- [LeetCode] Zigzag Iterator 之字形迭代器
Given two 1d vectors, implement an iterator to return their elements alternately. For example, given ...
- [LeetCode] Binary Tree Zigzag Level Order Traversal 二叉树的之字形层序遍历
Given a binary tree, return the zigzag level order traversal of its nodes' values. (ie, from left to ...
- [LeetCode] ZigZag Converesion 之字型转换字符串
The string "PAYPALISHIRING" is written in a zigzag pattern on a given number of rows like ...
- 【leetcode】ZigZag Conversion
题目简述 The string "PAYPALISHIRING" is written in a zigzag pattern on a given number of rows ...
随机推荐
- Django-View中绕过RSCF验证
在Django中对于基于函数的视图我们可以 @csrf_exempt 注解来标识一个视图可以被跨域访问.那么对于基于类的视图,我们应该怎么办呢? 简单来说可以有两种访问来解决 方法一:在类的 disp ...
- jdk版本下载
oracleJDK oracle各版本下载地址:https://www.oracle.com/technetwork/java/archive-139210.html openJDK 编译好的 ojd ...
- PyQt(Python+Qt)学习随笔:QScrollArea的widgetResizable属性
老猿Python博文目录 专栏:使用PyQt开发图形界面Python应用 老猿Python博客地址 滚动区域的widgetResizable属性用于控制滚动区域的内容部署层是否应跟随滚动区域的大小变化 ...
- PyQt(Python+Qt)学习随笔:QTreeWidget中标题相关属性访问方法headerItem、setHeaderLabels
老猿Python博文目录 专栏:使用PyQt开发图形界面Python应用 老猿Python博客地址 树型部件窗口可以有一个标题头,其中包含部件中每个列的节(即标题).QTreeWidget的标题属性包 ...
- PyQt(Python+Qt)学习随笔:Qt Designer中图像资源的使用及资源文件的管理
一.概述 在Qt Designer中要使用图片资源有三种方法:通过图像文件指定.通过资源文件指定.通过theme主题方式指定,对应的设置界面在需要指定图像的属性栏如windowIcon中通过点击属性设 ...
- Mac下安装Mesa
下载Mesa源代码: git clone https://gitlab.freedesktop.org/mesa/mesa.git 如果下载太慢,请参看 下载国外资源. 我下载后看到的Mesa版本信息 ...
- python socket 聊天室
socket 发送的时候,使用的是全双工的形式,不是半双工的形式.全双工就是类似于电话,可以一直通信.并且,在发送后,如果又接受数据,那么在这个接受到数据之前,整个过程是不会停止的.会进行堵塞,堵塞就 ...
- 自己整理了一个 Dapper的Helper助手类
链接字符串配置: <connectionStrings> <add name="db" connectionString="server=.;datab ...
- 冲刺Day6
每天举行站立式会议照片: 昨天已完成的工作: 1.确认商品搜索栏页面(全) 2.订单模块的大部分代码 3.用户模块的大部分代码 今天计划完成的工作: 成员 任务 高嘉淳 检查用户模块的功能并更正 覃泽 ...
- 我对js数据类型的理解和深浅(copy)的应用场景
本人毕业一所专科院校,所学专业是计算机应用技术,在大学时对前端有了一定的了解之后,觉得自己对前端的兴趣十分强烈,开始自学前端,一路上也是坎坎坷坷,也有想要放弃的时候,还好坚持了下来,并且从事前端开发已 ...