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为什么要压缩数据,有什么意义吗?

发布时间:2021-04-09 14:35:00

数据压缩


  数据压缩是指在不损失有用信息的情况下,通过缩小数据量来减少存储空间,提高其传输、存储和处理效率,或者通过某种算法对数据进行重组,减少数据的冗余和存储空间的技术方法。资料压缩包括有损与无损压缩。

  在计算机科学和信息论中,数据压缩或源编码是一种根据特定编码机制将信息表示为少于未编码的数据位(或其他与信息有关的单元)的过程。举例来说,如果我们将"compression"编码为"comp",则本文可以使用更少的数据位来表示。一个流行的压缩实例是ZIP文件格式,这种格式被很多计算机所使用,它不仅提供了压缩功能,而且还可以作为一个存档工具(Archiver)将多个文件存储到同一个文件中。
  对任何通信形式而言,压缩数据通信只能在信息的发送方和接收方都能理解编码机制时才能起作用。举例来说,只有在接受方知道该文章需要用英语字符进行解释时,该文章才有意义。类似地,只有接收者知道编码方法时,才能理解压缩数据。有些压缩算法利用这一特点,在压缩过程中对数据进行加密,如使用密码加密,以确保只有获得授权的一方才能正确获取数据。
  由于大多数真实世界中的数据具有统计冗余,数据压缩得以实现。举例来说,在英语中,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。非破坏压缩算法通常使用统计冗余,因此可以更加简洁,但是仍然能够完整地表示发送者的数据。
  若容许一定程度的保真度损失,进一步的压缩仍可实现。举例来说,人们在观看图片或电视图像时,可能没有注意到某些不完美的细节。类似地,两个录音采样序列听起来可能是一样的,但实际上并不完全相同。有损压缩算法使用更少的数字来表示图像、视频或音频,但会产生很小的差异。
  压缩很重要,因为它有助于减少对诸如硬盘空间和连接带宽等昂贵资源的消耗,但是压缩也需要消耗信息处理资源,而这同样会很昂贵。因此,设计一种数据压缩机制需要兼顾压缩能力、失真程度、所需计算资源和其他需要考虑的各种因素。
  有些机制是可逆的,因此能够恢复原始数据,这一机制被称为无损数据压缩;而另一些机制则是为了提高压缩率而允许一定程度的数据损失,这一机制被称为有损数据压缩。
  但是,通常有些文件是非破坏数据压缩算法无法压缩的,事实上,对于不包含可识别样式的数据,压缩算法是无法压缩的。尝试压缩已经被压缩的数据通常会产生实际的扩展数据,尝试压缩加密的数据通常也会产生同样的结果。
  事实上,损坏了的数据压缩也可能最终无法正常工作。举个特别的例子,压缩算法每次删除文件的最后一个字节,然后经过此算法持续压缩直到文件变空,压缩算法就无法继续工作了。

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