Сжатие данных и архиваторы

💻 Информатика · 9 класс

Что такое сжатие данных

Сжатие данных — это преобразование информации, при котором она занимает меньше места в памяти, но может быть восстановлена. Программы, которые сжимают файлы и собирают их в один архив, называют архиваторами.

Сжатие возможно потому, что в данных часто встречаются повторы и закономерности. Если их закодировать короче, объём уменьшится без потери смысла.

Два вида сжатия

Вид	Что происходит	Где применяют
Без потерь	Данные восстанавливаются точно	Текст, программы, документы
С потерями	Часть данных отбрасывается навсегда	Фото, звук, видео

Сжатие без потерь обязательно для текста и программ: потеря даже одного символа испортит файл. Сжатие с потерями допустимо для картинок и звука, где небольшие изменения незаметны для человека.

Простой пример сжатия

Один из приёмов — кодирование повторов. Длинную цепочку одинаковых символов заменяют на символ и число повторов.

исходная строка: AAAAAABBB 
записываем: А6В3 
было 9 символов -> стало 4 символа

Так строка из девяти символов сжалась до четырёх. При распаковке по записи А6В3 легко восстановить исходную строку точно.

Коэффициент сжатия

Эффективность сжатия оценивают коэффициентом — отношением исходного размера к сжатому. Чем он больше, тем сильнее сжался файл.

исходный размер: 800 Кбайт 
сжатый размер: 200 Кбайт 
коэффициент = 800 / 200 = 4

Частая ошибка: думать, что любой файл можно сжать в разы. Уже сжатые файлы (например, картинки определённых форматов) почти не сжимаются повторно — повторов в них почти не осталось.

Зачем нужны архиваторы

Уменьшают размер файлов для хранения и пересылки.
Собирают много файлов в один архив — удобно передавать.
Позволяют защитить архив паролем.

Почему текст сжимается хорошо

В обычном тексте одни символы встречаются гораздо чаще других: например, пробел и распространённые буквы. Алгоритмы сжатия без потерь кодируют частые символы короткими цепочками бит, а редкие — длинными. В среднем запись становится короче. Именно так работают популярные алгоритмы сжатия текста. Чем больше в данных закономерностей и повторов, тем сильнее их удаётся сжать.

Сжатие с потерями подробнее

В фотографиях, музыке и видео человек не замечает мелких деталей: едва различимых оттенков или очень высоких звуков. Сжатие с потерями отбрасывает именно такую малозаметную информацию. Благодаря этому файлы уменьшаются в десятки раз, но восстановить исходные данные точь-в-точь уже нельзя.

Свойство	Без потерь	С потерями
Точное восстановление	Да	Нет
Степень сжатия	Умеренная	Очень высокая
Где применяют	Документы, программы	Фото, звук, видео

Кратко о главном

Сжатие уменьшает объём данных за счёт устранения повторов.
Сжатие без потерь восстанавливает данные точно, с потерями — отбрасывает часть.
Текст и программы сжимают только без потерь.
Коэффициент сжатия — отношение исходного размера к сжатому.

← Предыдущая тема

Логическое следование (импликация)

Следующая тема →

Алфавитный подход к измерению информации