C++怎么实现一个LZ77压缩算法_C++数据压缩与滑动窗口技术

LZ77压缩算法通过滑动窗口查找最长匹配并替换为三元组。使用C++字符串操作与双指针技术，设定固定大小窗口维护历史数据（字典区）和待编码数据（前向缓冲区），从当前位置向前搜索最长重复子串，生成(offset, length, next_char)三元组，无匹配时输出(0, 0, current_char)，位置前进length+1位，遍历完成压缩，解压时按三元组复制历史数据还原，核心在于滑动窗口维护上下文与回溯引用，需注意边界处理。

实现LZ77压缩算法的核心在于利用滑动窗口机制查找最长匹配子串，替换重复内容为三元组。C++中可通过字符串操作和双指针技术高效完成。

滑动窗口与搜索缓冲区设计

LZ77依赖两个区域：滑动窗口（历史数据）和前向缓冲区（待编码数据）。通常设定固定大小的窗口（如4096字节），窗口内保存已处理的数据用于匹配。

实际编码时可使用string或vector存储数据流，通过下标模拟窗口移动：

• 定义lookahead buffer为未压缩部分
• dictionary window为最近已处理的字符序列
• 每次处理一个字符位置，尝试在字典区找最长匹配

查找最长匹配的实现方法

从当前位置向前搜索，找出最长重复子串。可用暴力匹配或哈希优化：

// 示例：基础匹配逻辑

int offset = 0, length = 0;
for (int i = max(0, pos - windowSize); i
  int j = 0;
  while (j
  if (j > length) {
    length = j;
    offset = pos - i;
  }
}

找到后输出三元组(offset, length, next_char)，并将位置前进length+1位。

压缩流程与边界处理

遍历输入数据，每轮执行匹配-生成-跳转操作：

• 当无匹配时，输出(0, 0, current_char)
• 确保offset不超过窗口限制，length不超过前瞻区长度
• 对length=0的情况只编码单个字符
• 使用二进制格式写入可进一步减小体积（需位操作）

解压时只需按三元组复制历史数据即可还原原始序列。

基本上就这些，核心是理解滑动窗口如何维护上下文并支持回溯引用。不复杂但容易忽略边界判断。