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LZ77压缩算法是一种无损数据压缩算法，由Abraham Lempel和Jacob Ziv于1977年发明。它是一种基于字典的压缩技术，通过查找数据中重复出现的字符串序列来实现压缩。LZ77算法的核心思想是使用一个动态的滑动窗口和一个预读缓冲区（lookahead buffer）。

工作原理：

  1. 滑动窗口（Sliding Window）：这是历史缓冲区，用来存放输入流的前n个字节的信息。
  2. 预读缓冲区（Lookahead Buffer）：这是用来存放输入流的接下来的n个字节，通常大小在0到258字节之间。

压缩过程：

  1. 查找匹配：编码器在滑动窗口中查找与待编码区（lookahead buffer）匹配的字符串。
  2. 确定偏移和长度：如果找到匹配，确定匹配字符串的开始位置与待编码区的距离（偏移值）以及匹配的长度。
  3. 输出编码：编码器输出一个由偏移值和匹配长度组成的对，以及待编码区的下一个字符（如果没有匹配）。
  4. 窗口滑动：完成编码后，滑动窗口根据匹配长度向前滑动，继续编码过程。

特点：

  • LZ77算法不是一种具体的算法实现，而是一种压缩编码理论，具体实现可以有多种变体，如LZSS、LZW等。
  • 它是一种无损压缩，意味着原始数据可以从压缩数据中完全恢复。
  • 压缩效果依赖于数据中的重复模式，对于有大量重复的文本，压缩效果较好。

应用：

LZ77算法及其变种广泛应用于各种压缩格式和应用程序中，包括但不限于ZIP文件压缩、GIF图像压缩等。

示例：

对于字符串”AABCBBABC”，LZ77算法可能会这样编码：

  • 首先编码”A”，因为没有匹配，输出(0,0,A)。
  • 然后编码”A”，找到匹配，输出(1,1)表示向前回溯1个字符，复制1个字符长度。
  • 继续编码，可能会输出(2,3)表示向前回溯2个字符，复制3个字符长度，依此类推。

LZ77算法是数据压缩领域的基础之一，其理念影响了后续许多压缩算法的发展。

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