phundrak/lzw-assignment
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added bit-unpacking algorithm

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Phuntsok Drak-pa 2018-06-09 22:59:11 +02:00
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commit f8b493de2b
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127
src/bitpack.cc
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@ -23,17 +23,37 @@ constexpr int ipow(int base, int exp) {
return result;
}
/**
* Packs \p t_input into unsigned char, assuming the max value of t_input only
* takes \p t_n bits
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// packing //
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
[[nodiscard]] vuchar pack(const vuint16 &t_input) {
vuchar ret{};
constexpr int max_value = ipow(2, 8);
for (auto it = t_input.begin(); it != t_input.end(); ++it) {
if (*it >= max_value) {
const auto next_vec =
pack_n(static_cast<vuint16::const_iterator>(it), t_input.end(), 9);
ret.insert(ret.end(), next_vec.begin(), next_vec.end());
return ret;
}
ret.push_back(static_cast<unsigned char>(*it));
}
return ret;
}
/**
* Packs \p t_input into unsigned char, assuming the max value of t_input
* only takes \p t_n bits
*
* \param t_input_begin pointer to the beginning of the vector of values to be
* packed \param t_input_end pointer to the end of the input vector \param t_n
* maximum size of an input value in bits \return Returns a vector of unsigned
* char containing the packed values from t_input
* \param t_input_begin pointer to the beginning of the vector of values to
* be packed \param t_input_end pointer to the end of the input vector
* \param t_n maximum size of an input value in bits \return Returns a
* vector of unsigned char containing the packed values from t_input
*/
vuchar pack_n(const vuint16::const_iterator t_input_begin,
const vuint16::const_iterator t_input_end, int t_n) {
[[nodiscard]] vuchar
pack_n(const vuint16::const_iterator t_input_begin,
const vuint16::const_iterator t_input_end, const int t_n) {
if (t_n == 16) {
return pack_16(t_input_begin, t_input_end);
}
@ -49,14 +69,6 @@ vuchar pack_n(const vuint16::const_iterator t_input_begin,
int right_shift = 0;
for (auto it = t_input_begin; it != t_input_end; ++it) {
if (*t_input_end >= max_value) {
if(current_char != 0) {
ret.push_back(current_char);
}
const auto next_vec = pack_n(it, t_input_end, t_n + 1);
ret.insert(ret.end(), next_vec.begin(), next_vec.end());
return ret;
}
left_shift += step;
if (left_shift >= t_n) {
left_shift = (left_shift - t_n) + step;
@ -79,6 +91,16 @@ vuchar pack_n(const vuint16::const_iterator t_input_begin,
} else {
current_char = (*it << right_shift) & 0xFF;
}
// at the end so we can detect `max_value` while parsing for bit-unpacking
if (*t_input_end >= max_value) {
if (current_char != 0) {
ret.push_back(current_char);
}
const auto next_vec = pack_n(it, t_input_end, t_n + 1);
ret.insert(ret.end(), next_vec.begin(), next_vec.end());
return ret;
}
}
if (current_char != 0) {
ret.push_back(current_char);
@ -86,7 +108,7 @@ vuchar pack_n(const vuint16::const_iterator t_input_begin,
return ret;
}
vuchar pack_16(const vuint16::const_iterator t_input_begin,
[[nodiscard]] vuchar pack_16(const vuint16::const_iterator t_input_begin,
const vuint16::const_iterator t_input_end) {
vuchar ret{};
std::for_each(t_input_begin, t_input_end, [&](const auto value) {
@ -96,17 +118,74 @@ vuchar pack_16(const vuint16::const_iterator t_input_begin,
return ret;
}
vuchar pack(const vuint16 t_input) {
vuchar ret{};
constexpr int max_value = ipow(2, 8);
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
// unpacking //
///////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
[[nodiscard]] vuint16 unpack(const vuchar &t_input) {
vuint16 ret{};
constexpr int max_value = ipow(2, 8) - 1;
// begin with 8bits
for (auto it = t_input.begin(); it != t_input.end(); ++it) {
ret.push_back(static_cast<uint16_t>(*it));
if (*it >= max_value) {
const auto next_vec =
pack_n(static_cast<vuint16::const_iterator>(it), t_input.end(), 9);
auto next_vec{unpack_n(it, t_input.end(), 9)};
ret.insert(ret.end(), next_vec.begin(), next_vec.end());
return ret;
}
ret.push_back(static_cast<unsigned char>(*it));
}
return ret;
}
[[nodiscard]] vuint16 unpack_n(const vuchar::const_iterator t_begin,
const vuchar::const_iterator t_end,
const int t_n) {
int step = t_n / 8;
int left_shift = 0;
int middle_shift = 0;
int right_shift = 0;
vuint16 ret{};
for (auto it = t_begin; it < t_end;) {
static const int max_value = ipow(2, t_n);
uint16_t current_char = 0;
left_shift += step;
if (left_shift >= t_n) {
left_shift = (left_shift - t_n) + step;
}
current_char = static_cast<uint16_t>((*it) << left_shift);
bool zero_rs = right_shift;
right_shift -= step;
if (right_shift < 0) {
if (zero_rs) {
middle_shift = std::abs(right_shift);
current_char |= (*(++it)) << middle_shift;
}
right_shift = 8 - std::abs(right_shift);
}
current_char |= *(++it) >> right_shift;
ret.push_back(current_char);
if (current_char >= max_value) {
const auto next_vec = unpack_n(it, t_end, t_n + 1);
ret.insert(ret.end(), next_vec.begin(), next_vec.end());
return ret;
}
}
return ret;
}
[[nodiscard]] vuint16 unpack_16(const vuchar::const_iterator t_begin,
const vuchar::const_iterator t_end) {
vuint16 ret{};
for (auto it = t_begin; it < t_end; ++it) {
ret.push_back(static_cast<uint16_t>((*it << 8) | *(++it)));
}
return ret;
}

22
src/bitpack.hh
View File

@ -9,17 +9,29 @@
#include <cstdint>
#include <vector>
/// \brief Bat-packs the input dynamically
[[nodiscard]] std::vector<unsigned char>
pack(const std::vector<std::uint16_t> &);
/// \brief Packs std::uint16_t of n bits into unsigned char
std::vector<unsigned char>
[[nodiscard]] std::vector<unsigned char>
pack_n(const std::vector<std::uint16_t>::const_iterator,
const std::vector<std::uint16_t>::const_iterator, int);
const std::vector<std::uint16_t>::const_iterator, const int);
/// \brief Specialization of \ref pack_n for 16bits
std::vector<unsigned char>
[[nodiscard]] std::vector<unsigned char>
pack_16(const std::vector<std::uint16_t>::const_iterator,
const std::vector<std::uint16_t>::const_iterator);
/// \brief Bat-packs the input dynamically
std::vector<unsigned char> pack(const std::vector<std::uint16_t>);
[[nodiscard]] std::vector<std::uint16_t>
unpack(const std::vector<unsigned char> &);
[[nodiscard]] std::vector<std::uint16_t>
unpack_n(const std::vector<unsigned char>::const_iterator,
const std::vector<unsigned char>::const_iterator, const int t_n);
[[nodiscard]] std::vector<std::uint16_t>
unpack_16(const std::vector<unsigned char>::const_iterator,
const std::vector<unsigned char>::const_iterator);
#endif /* LZW_SRC_BITPACK_H_ */

28
src/io.cc
View File

@ -20,35 +20,19 @@ using std::uint16_t;
using vuint16 = vector<uint16_t>;
using vvuint16 = vector<vuint16>;
constexpr unsigned char char_size = 12;
/**
* Écrit dans le fichier \p t_out les chunks passés en paramètre. Le fichier de
* sortie est composé des éléments suivants :\n
* - Sur deux octets sont écrit un `uint16_t` déterminant la taille d'un
* caractère\n
* - Sur deux octets sont écrit un `uint16_t` déterminant le nombre de chunk
* composant le fichier\n
* - Sont ensuite écrits les chunks sur un nombre variable d’octets suivant la
* taille des chunks\n
* \n
* Un chunk est composé de la manière qui suit :\n
* - Sur deux octets sont écrit un `uint16_t` déterminant le nombre de
* caractères (uint16_t) composant le chunk\n
* - Sur n*2 octets la chaîne de caractères compressés (n représentant le
* nombre de caractères dans le chunk).\n
* Les caractères uint16_t sont à nouveau compressés en 12bits via du
* bit-packing, intégrant dont en trois unsigned char deux uint16_t. Le premier
* char contient les huit bits de poids fort des douze bits significatifs. Les
* quatre bits de poids fort du second char contient les quatre bits de poids
* faible du premier uint16_t. Les quatre bits de poids faible du second char
* contiennent les quatre bits de poids fort du second uint16_t, et le
* troisième char contient les huit bits de poids faible du second uint16_t.\n
* Si le nombre de charactères dans le chunk est impair, alors les trois
* derniers chars seront remplis comme si le chunk disposait d’un caractère nul
* supplémentaire.
* - Sur deux octets sont écrit un `uint16_t` déterminant le nombre d’octets
* composant le chunk\n
* - Sur le nombre d’octets précisés par le header du chunk se trouvent les
* données compressées par l’algorithme lzw puis via bit-packing.\n
*
* \param[out] t_out Fichier de sortie
* \param[in] t_text Collection ordonnée des chunks à écrire dans \p t_out
@ -58,7 +42,6 @@ void write_file(FILE *const t_out, const vvuint16 &t_text) {
if constexpr (debug_mode) {
std::printf("Number of chunks: %u\n", size);
}
fwrite(&char_size, sizeof(char_size), 1, t_out);
fwrite(&size, sizeof(size), 1, t_out);
for (const auto &chunk : t_text) {
write_chunk(t_out, chunk);
@ -76,6 +59,5 @@ void write_chunk(FILE *const t_out, const vuint16 &t_chunk) {
const auto output = pack(t_chunk);
const auto chunk_size = static_cast<uint16_t>(output.size());
fwrite(&chunk_size, sizeof(chunk_size), 1, t_out);
fwrite((const char *)(output.data()), sizeof(output[0]), output.size(),
t_out);
fwrite(output.data(), sizeof(output[0]), output.size(), t_out);
}

1
src/main.cc
View File

@ -83,6 +83,7 @@ std::tuple<string, string, bool> process_args(int t_argc, char *t_argv[]) {
std::get<2>(ret) = false;
break;
case '?':
[[fallthrough]];
default:
puts("Error: unknown parameter.");
help();