Лабораторна работа #11 Компресиране на информация
Тема: Компресиране на информация.
Цел.Целта на лабораторната работа е придобиване на умения за работа с RAR, ARJ и ZIP архиватори, както и запознаване с основните алгоритми за компресиране на информация.
Указания за изпълнение на лабораторни упражнения.
Архивиранетона данни е намаляване на физическия размер на файловете, в които се съхраняват данните, без значителна загуба на информация.
Архиватори(помощни програми - опаковчици, програми - опаковчици) - програми (набор от програми), които компресират и възстановяват компресирани файлове в оригиналния им вид.
По време на работа на персонални компютри по различни причини е възможно повреда или загуба на информация на магнитни дискове. Това може да се случи поради физическо увреждане на магнитния диск, неправилна настройка или случайно унищожаване на файлове, унищожаване на информация от компютърен вирус и др. За да намалите загубите в такива ситуации, трябва да иматеархивирани копияна използваните файлове и систематично да актуализирате копията на променените файлове. За да съхранявате архиви с данни, можете да използвате външни устройства за съхранение с голям капацитет, които позволяват лесно копиране на твърд диск (например магнитооптика, стримери, Arvid и др.)
Резервните копия обаче заемат толкова място, колкото и оригиналните файлове и може да отнеме много дискети, за да копирате файловете, от които се нуждаете.
По-удобно е да създавате архивни копия, като използвате специално създаденипрограми за архивиране на файлове, които компресират информация. При архивиране степента на компресия на файловете зависи силно от техния формат. Някои формати на данни (графика, Page Maker и др.) иматопаковани разновидности, с компресия, извършена от програмата, която създава изходния файл, но най-добрите архиватори също могат да ги компресират. Съвсем различна картина се наблюдава при архивиране на текстови файлове. Текстовите файлове обикновено се компресират с 50-70%, а програмите с 20-30%.
Принципът на работа на архиваторитесе основава на търсенето на "излишна" информация във файла и нейното последващо кодиране, за да се получи минимален обем. Най-известният метод за архивиране на файлове е компресирането на поредици от идентични знаци. Например във вашия файл има последователности от байтове, които често се повтарят. Вместо да се съхранява всеки байт, броят на повтарящите се символи и тяхната позиция са фиксирани. За по-голяма яснота даваме следния пример:
Опакованият файл заема 15 байта и се състои от следната последователност от знаци:BBBBBLLLLLAAAAAВ шестнадесетична система:
42 42 42 42 42 4C 4C 4C 4C 4C 41 41 41 41 41
Архиваторът може да представи този файл в следната шестнадесетична форма:
01 05 42 06 05 4C OA 05 41
Тези последователности могат да се интерпретират по следния начин: от първа позиция знакът B се повтаря 5 пъти, от шеста позиция знакът L се повтаря 5 пъти и от позиция 11 се повтаря знакът A 5. Съгласете се, много проста демонстрация на алгоритъма за архивиране. Очевидно са необходими само 9 байта за съхраняване на файла в най-новата му форма - 6 байта по-малко.
Описаният метод е прост и много ефективен начин за компресиране на файлове. Това обаче не осигурява много спестяване на място, ако текстът, който се обработва, съдържа малък брой повтарящи се последователности от знаци.
Има два основни начина за извършване на компресия:
Прилагат се най-добрите статистически методиаритметично кодиране, най-добрите речници - методът на Ziv-Lempel. Пристатистическата компресияна всеки знак се присвоява код въз основа на вероятността да се появи в текста. Много вероятните символи получават кратки кодове и обратно. Този метод на компресиране се нарича оптимален префиксен код. За изграждането му се използват алгоритмите на Huffman или Shannon-Fano. Например, анализирайки всеки английски текст, можете да откриете, че буквата E се среща много по-често от Z, а X и Q са сред най-рядко срещаните. По този начин, използвайки специална справочна таблица, е възможно да се кодира всяка буква E с по-малък брой битове, като се използва по-дълъг код за по-редки букви, докато в конвенционалните кодировки всеки знак съответства на битова последователност с фиксирана дължина (обикновено кратна на байт).
Вметода на речникагрупи от последователни знаци или "фрази" се заменят с код. Заменената фраза може да се намери в някой "речник".
Популярните архиваториARJ, RARработят на базата на алгоритъма Lempel-Ziv. Същността на алгоритмите на Ziv и Lempel е, че фразите се заменят с указател към мястото, където са се появили преди това в текста. Това семейство алгоритми се нарича LZ компресия. Такъв метод бързо се адаптира към структурата на текста и може да кодира кратки функционални думи, тъй като те се появяват много често. Нови думи и изрази могат да се образуват и от части от вече срещани думи.
Декодирането на компресирания текст се извършва директно - има проста замяна на показалеца с готова фраза от речника, към който сочи. На практика методът LZ постига добра компресия, важното му свойство е много бързата работа на декодера.
Към основните функции на архиваторитевключват:
архивиране на определени файлове или цялата текуща директория;
извличане на отделни или всички файлове от архива;
проверка на целостта на архивите;
възстановяване на повредени архиви;
поддържане на многотомни архиви;
изходни файлове от архива на екрана или печат;
защита на архива с парола.
Напредък на работата.
Запознаване сархиватора WinRAR за Windowsи придобиване на умения за архивиране, извличане на файлове от архиви, добавяне на файлове вархив.
1. Постановка на проблема
1.1. На устройство C: създайте директорията и файловата структура, показани на фиг. 1. 1.2 В папката AUDIT архивирайте файла audit_1, като използвате различни методи за компресиране. 1.3 В папката AUDIT архивирайте файла audit_1, създавайки саморазархивиращи се файлове (SFX файл) с различни методи за компресиране. 1.4 В папката ECONOMY архивирайте папката MANAGEMENT, като поставите архива с име management.rar в папката DATA. 1.5 Премахнете файла ment_1 от създадения архив. 1.6 Разархивирайте файловете от архива management.rar в папката DATA. 1.7 Добавяне на файлове group_1 и rate_29 към архива management.rar. 1.8 Изтрийте архива management.rar. 1.9 Добавете две папки ECONOMY, BAS и файлове group_1, rate_29 към архива bas.rar, като поставите архива bas.rar в директорията BAS на устройство A:. 1.10 Създайте непрекъснат архив. 1.11 Тествайте архива. 1.12 Преглед на архивна информация. 1.13 Преименувайте архива. 1.14 Преобразувайте нормален архив в саморазархивиращ се архив. 1.15 Изтриване на архива.
Операция стъпка по стъпка
Натиснете бутонаЗахранванена системния модул на компютъра.
1.2 Създаване на директория и файлова структура
На устройство C: създайте структурата на папките и файловете по всякакъв начинсъгласно фиг.8.1. Като изходни файлове използвайте всички файлове с разширение .doc, които се намират на компютъра.
1.3 Запознайте се с WinRAR
Стартирайте архиватора WinRAR от главното меню и в прозореца, който се отваря, се запознайте с лентата с менюта, лентата с инструменти и други елементи на прозореца на архиватора.
1.4 Създаване на архивни файлове
ВWinRARизберете директорията AUDIT и архивирайте файла audit_1, като използвате различни методи за компресиране. За да архивирате, направете следното:
изберете посочения файл;
в лентата с инструменти щракнете върху иконата Добавяне на файлове към архив или изпълнете командата Команди/Добавяне на файл към архив;
в прозореца „Име и параметри на архива“, който се отваря, изберете един от методите за компресиране от падащия списък „Методи за компресиране“;
превключете „Формат на архива“, зададен на RAR;
в текстовото поле „Име на архива“ въведете ново име за архивния файл, съответстващо на метода на компресиране (например нормално) и щракнете върху бутона OK;
повторете горните стъпки, като създадете шест архивни файла с различни методи за компресиране и съответно различни имена;
Сравнете размерите на оригиналния файл и създадените архивни файлове с различни методи за компресиране.
1.5 Преглед на съдържанието на архивни файлове
изберете архивния файл в прозореца на архиватора WinRAR;
В лентата с инструменти щракнете върху иконата Преглед или изпълнете Команди/Преглед на файл.
1.6 Създаване на саморазархивиращи се файлове
В директорията AUDIT създайте група от саморазархивиращи се файлове, като повторите параграф 8.4.4.
1.7 Създаване на управление на архивна папка.rar
Архивирайте папката MANAGEMENT, като създадете архив с имеmanagement.rar в папка DATA:
отворете папка EGONOMY в архиватора и изберете папка MANAGEMENT;
в лентата с инструменти щракнете върху иконата Добавяне на файлове към архив;
За да посочите пълното име на архивния файл в текстовия ред „Име на архива“, използвайте бутона „Преглед“. Изберете папката DATA и името на архивния файл е management.rar;
1.8 Изтриване на файл от архива management.rar
Изтрийте оригиналния файл ment_1 от създадения архив management.rar. За да изтриете посочения файл в прозореца на архиватора, отворете архивния файл (щракнете двукратно върху архивния файл, след това щракнете двукратно върху отворената папка MANAGEMENT), изберете файла ment_1 и щракнете върху иконата Изтриване в лентата с инструменти. В резултат на това файлът ще бъде изтрит.
1.9 Извличане на файл от управление на архива.rar
За да извлечете файл от архива management.rar, отворете архивния файл, изберете файла ment_2 и щракнете върху иконата за извличане в лентата с инструменти. В резултат на това файлът ще извлече папката и необходимия файл. Уверете се, че посоченият файл е извлечен, но не е премахнат от архива.
1.10 Добавяне на файлове към management.rar
За да добавите файлове group_1, rate_29 към съществуващ архив management.rar, направете следното:
отворете основната папка на устройство A: в прозореца на архиватора;
изберете посочените файлове, щракнете върху иконата Добавяне на файлове към архива;
именувайте файла A:\DATA\management.rar и щракнете върху бутона OK;
изтрийте архива management.rar.
1.11 Създаване на архивен файл bas.rar
За да добавите две папки ECONOMY, BAS и файлове group_1, rate_29 към архива bas.rar и да поставите архива bas.rar в директорията BAS на устройство A: направете следното:
в прозореца на архиватора отворетеосновна папка на устройство A:;
изберете посочените папки и файлове, щракнете върху иконата Добавяне на файлове към архива;
именувайте файла A:\BAS\bas.rar и щракнете върху бутона OK.
1.12 Създаване на непрекъснат архив
За да създадете непрекъснат архив, повторете стъпка 8.4.11 с добавяне на параграфа „Създаване на непрекъснат архив“ в раздела „Параметри на архивиране“.
1.13 Извършване на някои операции върху избран архивен файл
1.3.1 Тествайте архива, като изпълните командата "Commands\Test files in archive". 1.3.2 Преглед на архивна информация чрез изпълнение на командата "Операции\Покажи информация". 1.3.3 Преобразувайте обикновен архив в саморазархивиращ се. За да извършите преобразуването, изберете командата "Операции\Конвертиране на архив(и) в SFX". 1.3.4 Преименувайте архива с помощта на командата "Commands\Rename file". 1.3.5 Изтриване на архива чрез командата "Команди\Изтриване на файл".
1.4 Изключване
Докладвайте на учителя за свършената работа. След разрешение за завършване на работата изтрийте архива и можете да започнете да преминавате тестове на завършената работа.
Защо е необходимо да архивирате информация?
Какво е в основата на работата на архивистите. Как компресират информация?