MATLAB实现的高效LZW无损数据压缩与解压缩算法

资 源 简 介

本项目利用MATLAB完整实现了LZW无损数据压缩算法，支持动态构建字典实现文本的高效编码与还原。编码器可将输入文本转换为压缩代码，解码器能无损恢复原始内容，算法简洁且适合教学与基础应用。

详 情 说 明

基于MATLAB的LZW压缩算法编码器与解码器实现

项目介绍

本项目采用MATLAB编程语言完整实现了经典的LZW（Lempel-Ziv-Welch）无损数据压缩算法。该系统包含独立的编码器与解码器模块：编码器能够对输入的文本数据进行动态字典压缩处理，生成紧凑的压缩代码；解码器则能准确地将压缩代码还原为原始文本，并完成数据一致性验证。项目特别支持中英文及特殊字符处理，同时提供压缩效率分析和性能可视化功能，为算法研究和教学演示提供实用工具。

功能特性

• 完整算法实现：严格遵循LZW算法原理，实现从编码到解码的完整流程
• 多语言支持：全面兼容ASCII、Unicode编码，正确处理中英文及特殊字符
• 动态字典管理：采用智能字典扩展技术，实时优化压缩效率
• 变长编码优化：实现高效的变长编码机制，提升压缩性能
• 压缩分析报告：自动生成压缩率统计、性能指标等分析数据
• 过程可视化：提供压缩前后数据对比图、字典增长过程示意图等直观展示
• 数据验证机制：解码过程中自动校验数据完整性，确保无损还原

使用方法

编码器操作

1. 文件输入模式：指定文本文件路径（支持.txt格式），系统自动读取并压缩
2. 直接输入模式：直接输入待压缩的字符串数据，即时生成压缩结果
3. 输出成果：获得压缩代码序列（整数数组）、字典结构详情和压缩率分析报告

解码器操作

1. 代码输入方式：输入编码器生成的数值数组格式压缩代码
2. 文件输入方式：加载保存的压缩数据文件进行解压
3. 输出成果：还原原始文本内容、解压验证结果和详细解压过程日志

可视化功能

运行后可查看压缩率对比柱状图、字典容量增长曲线等统计图表，直观了解压缩效果。

系统要求

• MATLAB版本：R2018a或更高版本
• 必要工具箱：基础MATLAB环境（无需额外工具箱）
• 内存建议：至少4GB RAM（处理大文本时推荐8GB以上）
• 系统平台：Windows/Linux/macOS均可运行

文件说明

主程序文件集成了完整的LZW算法处理流程，包含文本数据的读取与解析、压缩字典的初始化与动态扩展、变长编码的生成与优化、压缩代码序列的输出与管理等核心功能。同时实现了压缩数据的解码还原、字典重建过程控制以及压缩性能的统计分析能力，并生成可视化的对比图表展示压缩效果。程序采用模块化设计，确保编码与解码过程的高效执行和数据准确性验证。