C++解压与文件压缩率优化

在C++中，我们可以使用一些库来处理文件的解压和压缩。这里，我将向您展示如何使用zlib库进行文件压缩和解压，以及如何优化压缩率。

首先，确保已经安装了zlib库。在Linux系统中，可以使用以下命令安装：

sudo apt-get install zlib1g-dev

在Windows系统中，可以从zlib官方网站下载预编译的库文件。

接下来，我们将编写一个简单的C++程序来演示如何使用zlib库进行文件压缩和解压。

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <zlib.h>

// 压缩文件
void compressFile(const std::string& inputFile, const std::string& outputFile) {
    std::ifstream in(inputFile, std::ios::binary);
    std::ofstream out(outputFile, std::ios::binary);

    if (!in || !out) {
        std::cerr << "Error opening files." << std::endl;
        return;
    }

    z_stream zs;
    zs.zalloc = Z_NULL;
    zs.zfree = Z_NULL;
    zs.opaque = Z_NULL;
    deflateInit(&zs, Z_BEST_COMPRESSION);

    std::vector<char> buffer(1024);
    size_t compressedSize = 0;

    while (in.read(buffer.data(), buffer.size())) {
        zs.next_in = reinterpret_cast<Bytef*>(buffer.data());
        zs.avail_in = static_cast<uInt>(in.gcount());

        do {
            zs.next_out = reinterpret_cast<Bytef*>(&buffer[0]);
            zs.avail_out = static_cast<uInt>(buffer.size());

            deflate(&zs, Z_NO_FLUSH);
            compressedSize += buffer.size() - zs.avail_out;

            out.write(reinterpret_cast<char*>(&buffer[0]), buffer.size() - zs.avail_out);
        } while (zs.avail_out == 0);
    }

    deflate(&zs, Z_FINISH);
    compressedSize += zs.total_out;

    deflateEnd(&zs);

    std::cout << "Compressed size: " << compressedSize << " bytes" << std::endl;
}

// 解压文件
void decompressFile(const std::string& inputFile, const std::string& outputFile) {
    std::ifstream in(inputFile, std::ios::binary);
    std::ofstream out(outputFile, std::ios::binary);

    if (!in || !out) {
        std::cerr << "Error opening files." << std::endl;
        return;
    }

    z_stream zs;
    zs.zalloc = Z_NULL;
    zs.zfree = Z_NULL;
    zs.opaque = Z_NULL;
    inflateInit(&zs);

    std::vector<char> buffer(1024);
    size_t decompressedSize = 0;

    while (in.read(buffer.data(), buffer.size())) {
        zs.next_in = reinterpret_cast<Bytef*>(buffer.data());
        zs.avail_in = static_cast<uInt>(in.gcount());

        do {
            zs.next_out = reinterpret_cast<Bytef*>(&buffer[0]);
            zs.avail_out = static_cast<uInt>(buffer.size());

            inflate(&zs, Z_NO_FLUSH);
            decompressedSize += buffer.size() - zs.avail_out;

            out.write(reinterpret_cast<char*>(&buffer[0]), buffer.size() - zs.avail_out);
        } while (zs.avail_out == 0);
    }

    inflate(&zs, Z_FINISH);
    decompressedSize += zs.total_out;

    inflateEnd(&zs);

    std::cout << "Decompressed size: " << decompressedSize << " bytes" << std::endl;
}

int main() {
    std::string inputFile = "input.txt";
    std::string outputFile = "output.txt.gz";

    compressFile(inputFile, outputFile);
    decompressFile(outputFile, "output.txt");

    return 0;
}

这个程序首先定义了两个函数：compressFile用于压缩文件，decompressFile用于解压文件。在main函数中，我们调用这两个函数来压缩和解压一个名为input.txt的文件。

要优化压缩率，可以尝试以下方法：

1. 选择合适的压缩级别：zlib库提供了不同的压缩级别（例如Z_BEST_COMPRESSION、Z_BEST_SPEED等）。可以根据需要选择合适的压缩级别。请注意，较高的压缩级别可能会导致较长的压缩时间。

2. 使用更高效的算法：zlib库支持多种压缩算法。可以尝试使用不同的算法，看看哪种算法在特定情况下具有更高的压缩率。

3. 预处理数据：在压缩之前对数据进行预处理（例如去除重复字符、使用字典编码等）可能会提高压缩率。

4. 调整缓冲区大小：在压缩和解压过程中，可以使用不同大小的缓冲区。尝试使用不同的缓冲区大小，以找到最佳的性能。