[发明专利]一种霍夫曼编码方法、系统、装置及介质

说明书

本发明公开了一种霍夫曼编码方法、系统、装置及介质，适用于数据压缩技术领域。应用于霍夫曼编码电路，在构建二叉树、调整二叉树的过程中充分利用硬件的并行运算，将二叉树的深度值进行约束得到预设二叉树深度值，以此限定字符编码最大长度，并在较短的时间内完成二叉树的树结构调整以此实现霍夫曼编码。整个编码过程不需要引入额外的时间开销；由于对二叉树的深度进行约束，在超出预设二叉树深度值的情况下，先确定初始二叉树的待调整节点的数量；根据待调整节点的数量与空洞节点的数量确定初始二叉树的二叉树调整策略调整初始二叉树，降低霍夫曼解码的复杂度，以提高霍夫曼解码效率，节省硬件资源。

技术领域

本发明涉及数据压缩技术领域，特别是涉及一种霍夫曼编码方法、系统、装置及介质。

背景技术

霍夫曼（huffman）编码是一种基于最小冗余编码的压缩算法，如果一组数据中字符出现的概率以一种编码方式表示该字符，从而减少数据需要的存储空间。这种特殊的编码方式规则为：用较少的位对出现频率高的符号编码，用较多的位对出现频率低的符号编码。

整个huffman编码压缩数据，需要根据字符出现频率构建标准的二叉树，其二叉树的深度可以到255层，字符最长编码会到255，同时会使得硬件编码实现过程中导致硬件资源开销较大，也会增加huffman编码的复杂度，进而影响huffman解码的效率和资源消耗问题。

因此，如何节省硬件资源的开销以及降低huffman编码的复杂度是本领域技术人员亟需要解决的。

发明内容

本发明的目的是提供一种霍夫曼编码方法、系统、装置及介质，利用硬件的并行运算，限定字符编码最大长度，降低霍夫曼解码的复杂度，以提高霍夫曼解码效率，节省硬件资源。

为解决上述技术问题，本发明提供一种霍夫曼编码方法，应用于霍夫曼编码电路，所述方法包括：

获取目标数据和预设二叉树深度值；

基于频率分布对所述目标数据构建初始二叉树，并获取所述初始二叉树的初始深度值；

在所述初始深度值超出所述预设二叉树深度值的情况下，根据所述预设二叉树深度值与所述初始深度值确定所述初始二叉树的待调整节点的数量；

根据所述待调整节点的数量与空洞节点的数量确定所述初始二叉树的二叉树调整策略，并根据所述二叉树调整策略调整所述初始二叉树；

其中，所述空洞节点是将所述初始二叉树的第一层至所述预设二叉树深度值所在层的前一层的一个以上的叶子节点，移动至所述预设二叉树深度值所在层后额外产生的节点。

优选地，所述预设二叉树深度值至少由霍夫曼编码的压缩率确定得到。

优选地，所述根据所述预设二叉树深度值与所述初始深度值确定所述初始二叉树的待调整节点的数量，包括：

获取超出所述预设二叉树深度值所在层之外对应的父节点和字符节点；

将所述父节点和所述字符节点的数量和作为所述初始二叉树的所述待调整节点的数量。

优选地，所述空洞节点包括理论空洞节点和实际空洞节点，所述根据所述待调整节点的数量与空洞节点的数量确定所述初始二叉树的二叉树调整策略，包括：

将所述待调整节点的数量除以2以确定所述理论空洞节点的数量；

自所述预设二叉树深度值所在层的前一层开始至所述初始二叉树的第一层中的各叶子节点，分别移动至所述预设二叉树深度值所在层，并在所述预设二叉树深度值所在层产生所述实际空洞节点以确定所述实际空洞节点的数量；

根据所述待调整节点的数量、所述理论空洞节点的数量和所述实际空洞节点的数量的关系确定所述二叉树调整策略。

优选地，所述实际空洞节点的数量的确定过程，包括：

将所述预设二叉树深度值分别与所述初始二叉树的各层序号作差得到各层对应的层差值；