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Zstandard (zstd) 是一种快速的无损数据压缩算法,其实现逻辑大致如下:
字典的构建:zstd 在压缩前会建立一个字典,用于存储之前的数据块。这个字典可以是静态的(预先构建好的)或者动态的(通过动态建模构建),并且可以根据压缩的数据类型进行自适应调整。
分析数据:zstd 会对输入的数据进行分析,寻找其中的重复模式,并将其替换为一些较短的指针,指向之前已经压缩过的重复数据。
构建 Huffman 树:zstd 使用了一种叫做 FSE (Finite State Entropy) 的算法,对压缩后的数据进行编码。这种算法通过构建 Huffman 树来实现,使得高频词的编码长度短,低频词的编码长度长,从而达到更高的压缩率。
压缩:根据分析和编码结果,zstd 将原始数据压缩成一段连续的二进制数据。zstd 可以使用多种压缩级别,不同级别对应不同的压缩速度和压缩比。
解压:压缩后的数据可以通过相同的算法进行解压。解压的过程中需要使用之前压缩时建立的字典和 Huffman 树等数据结构。
总之,zstd 的实现逻辑是通过学习分析数据的重复模式,使用 FSE 算法和 Huffman 树对压缩后的数据进行编码,从而达到高压缩比和快速解压的目的。
在二进制格式中,zstd 压缩后的数据可以分为两个部分:
头部信息:用于描述压缩数据的元信息,包括压缩级别、字典 ID、压缩标志位等信息。头部信息一般包含在压缩数据的前几个字节中,有固定的格式。
压缩数据:实际的压缩数据部分,可以使用任何字节流进行存储。
在解压缩时,解压缩程序需要先读取头部信息,根据头部信息中的元数据进行相应的解压操作,然后读取压缩数据部分,使用相同的算法进行解压缩,还原为原始数据。
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