12448

Сжатие информации

Лабораторная работа

Информатика, кибернетика и программирование

Лабораторная работа № Тема: Сжатие информации. Цель. Целью лабораторной работы является получение навыков работы с архиваторами RAR ARJ и ZIP и ознакомление с основными алгоритмами сжатия информации. Методические указания по выполнению лабораторной работы. Арх

Русский

2013-04-27

34.38 KB

16 чел.

Лабораторная работа №

Тема:  Сжатие информации. 

Цель.  Целью лабораторной работы является получение навыков работы с архиваторами RAR, ARJ и ZIP, и ознакомление с основными алгоритмами сжатия информации.

Методические указания по выполнению лабораторной работы.

Архивация данных  - это уменьшение физических размеров файлов, в которых хранятся данные, без значительных информационных потерь.

Архиваторы (утилиты - упаковщики, программы - упаковщики) – программы (комплекс программ), выполняющие сжатие и восстановление сжатых файлов в первоначальном виде. 

При эксплуатации персональных компьютеров по самым различным причинам возможны порча или потеря информации на магнитных дисках. Это может произойти из-за физической порчи магнитного диска, неправильной корректировки или случайного уничтожения файлов, разрушения информации компьютерным вирусом и т.д. Для того чтобы уменьшить потери в таких ситуациях, следует иметь архивные копии используемых файлов и систематически обновлять копии изменяемых файлов. Для хранения архивов данных можно использовать внешние запоминающие устройства большой емкости, которые дают возможность легко скопировать жесткий диск (например, магнитооптика, стримеры, "Арвид" и др.)

Однако при этом резервные копии занимают столько же места, сколько занимают исходные файлы, и для копирования нужных файлов может потребоваться много дискет.

Более удобно для создания архивных копий использовать специально разработанные программы архивации файлов, которые сжимают информацию. При архивировании степень сжатия файлов сильно зависит от их формата. Некоторые форматы данных (графические, Page Maker и др.) имеют упакованные разновидности, при этом сжатие производится создающей исходный файл программой, однако лучшие архиваторы способны поджать и их. Совсем другая картина наблюдается при архивации текстовых файлов. Текстовые файлы обычно сжимаются на 50-70%, а программы на 20-30%.

Принцип работы архиваторов основан на поиске в файле "избыточной" информации и последующем ее кодировании с целью получения минимального объема. Самым известным методом архивации файлов является сжатие последовательностей одинаковых символов. Например, внутри вашего файла находятся последовательности байтов, которые часто повторяются. Вместо того чтобы хранить каждый байт, фиксируется количество повторяющихся символов и их позиция. Для наглядности приведем следующий пример:

Упаковываемый файл занимает 15 байт и состоит из следующей последовательности символов: BBBBBLLLLLAAAAA В шестнадцатиричной системе :

42 42 42 42 42 4С 4С 4С 4С 4С 41 41 41 41 41

Архиватор может представить этот файл в следующем шестнадцатиричном виде:

01 05 42 06 05 4С OA 05 41

Эти последовательности можно интерпретировать следующим образом: с первой позиции 5 раз повторяется знак В, с шестой позиции 5 раз повторяется знак L и с позиции 11 5 раз повторяется знак А. Согласитесь, очень простая демонстрация алгоритма архивации. Очевидно, что для хранения файла в его последней форме требуется лишь 9 байт - меньше на 6 байт.

Описанный метод является простым и очень эффективным способом сжатия файлов. Однако он не обеспечивает большой экономии объема, если обрабатываемый текст содержит небольшое количество последовательностей повторяющихся символов.

Существуют два основных способа проведения сжатия:

  1.  статистический
  2.  словарный.

Лучшие статистические методы применяют арифметическое кодирование, лучшие словарные - метод Зива-Лемпела. В статистическом сжатии каждому символу присваивается код, основанный на вероятности его появления в тексте. Высоко вероятные символы получают короткие коды, и наоборот. Такой способ сжатия называют оптимальным префиксным кодом. Для его построения используют алгоритмы Хаффмана или Шеннона-Фано. Например, анализируя любой английский текст, можно установить, что буква Е встречается гораздо чаще, чем Z, а Х и Q относятся к наименее встречающимся. Таким образом, используя специальную таблицу соответствия, можно закодировать каждую букву Е меньшим числом бит, используя более длинный код для более редких букв, тогда как в обычных кодировках любому символу соответствует битовая последовательность фиксированной длины (как правило, кратной байту).

В словарном методе группы последовательных символов или "фраз" заменяются кодом. Замененная фраза может быть найдена в некотором "словаре".

Популярные архиваторы ARJ, RAR работают на основе алгоритма Лемпела-Зива. Сущность алгоритмов Зива и Лемпела состоит в том, что фразы заменяются указателем на то место, где они в тексте уже ранее появлялись. Это семейство алгоритмов обозначается как LZ-сжатие. Такой метод быстро приспосабливается к структуре текста и может кодировать короткие функциональные слова, т.к. они очень часто в нем появляются. Новые слова и фразы могут также формироваться из частей ранее встреченных слов.

Декодирование сжатого текста осуществляется напрямую - происходит простая замена указателя готовой фразой из словаря, на которую тот указывает. На практике LZ-метод добивается хорошего сжатия, его важным свойством является очень быстрая работа декодировщика.

К основным функциям архиваторов относятся:

  1.  архивация указанных файлов или всего текущего каталога;
  2.  извлечение отдельных или всех файлов из архива;
  3.  просмотр содержимого архивного файла;
  4.  проверка целостности архивов;
  5.  восстановление поврежденных архивов;
  6.  ведение многотомных архивов;
  7.  вывод файлов из архива на экран или на печать;
  8.  парольная защита архива.

Ход выполнения работы.

Цель работы

Знакомство с архиватором WinRAR для ОС Windows и приобретение навыков архивирования, извлечения файлов из архивов, добавления файлов в архив

1.  Постановка задачи

1.1.  На диске С: создайте структуру каталогов и файлов, представленную на Рис. 1.
1.2 В папке AUDIT выполните архивирование файла audit_1, используя различные способы сжатия. 
1.3 В папке AUDIT выполните архивирование файла audit_1, создавая самораспаковывающиеся файлы (SFX-файл) с различными способами сжатия.
1.4 В папке ECONOMY выполните архивирование папки MANAGEMENT, размещая архив с именем management.rar в папке DATA.
1.5 Удалите из созданного архива файл ment_1.
1.6 Выполните извлечение файлов из архива management.rar в папку DATA. 
1.7 Добавьте файлы group_1 и rate_29 в архив management.rar. 
1.8 Удалите архив management.rar. 
1.9 Добавьте в архив bas.rar две папки ECONOMY, BAS и файлы group_1, rate_29, поместив архив bas.rar в каталог BAS на диске A:. 
1.10 Создайте непрерывный архив. 
1.11 Протестируйте архив. 
1.12 Просмотрите информацию об архиве. 
1.13 Переименуйте архив. 
1.14 Преобразуйте обычный архив в самораспаковывающийся архив. 
1.15 Удалите архив. 


Рис. 8.1.

Пошаговое выполнение работы

1.1 Включите ПК

Нажмите кнопку Power на системном блоке ПК.

1.2 Создание структуры каталогов и файлов

На диске С: cоздайте любым способом структуру папок и файлов в соответствии с Рис.8.1. В качестве исходных файлов используйте любые файлы с расширение .doc, которые размещены на ПК. 

1.3 Ознакомьтесь с архиватором WinRAR

Запустите архиватор WinRAR из Главного меню и в открывшемся окне ознакомьтесь со строкой меню, панелью инструментами и другими элементами окна архиватора. 

1.4 Создание архивных файлов

В WinRAR выберите каталог AUDIT и выполните архивирование файла audit_1, используя различные способы сжатия. 
Для архивирования выполните следующее: 

  выделите указанный файл;

  в строке инструментов щелкните на пиктограмме Добавить файлы в архив или выполните команду Команды/Добавить файл в архив; 

  в открывшемся окне "Имя и параметры архива" выберите один из методов сжатия в раскрывающемся списке "Методы сжатия"; 

  переключатель "Формат архива" установите в положение RAR;

  в текстовое поле "Имя архива" введите новое имя архивного файла, соответствующее методу сжатия (например, обычный) и щелкните на кнопке ОК;

  повторите вышеуказанные действия, создав шесть архивных файлов с различными методами сжатия и разными именами соответственно;

  сравните размеры исходного файла и созданных архивных файлов с различными методами сжатия. 

1.5 Просмотр содержимого архивных файлов

Для просмотра архивных файлов выполните следующее:

  в окне архиватора WinRAR выделите архивный файл;

  в строке инструментов щелкните на пиктограмме Просмотр или выполните команду "Команды"/"Просмотреть файл". 

1.6 Создание самораспаковывающихся файлов

В каталоге AUDIT создайте группу самораспаковывающихся файлов, повторив пункт 8.4.4.

1.7 Создание архивной папки management.rar

Выполните архивирование папки MANAGEMENT, создав архив с именем management.rar в папке DATA: 

  в архиваторе откройте папку EGONOMY и выделите папку MANAGEMENT;

  в строке инструментов щелкните на пиктограмме Добавить файлы в архив;

  для указания полного имени архивного файла в текстовой строке "Имя архива" воспользуйтесь кнопкой "Обзор". Выберите папку DATA, а имя архивного файла management.rar;

  в окне архиватора перейдите в папку DATA и просмотрите содержимое созданного архивного файла.

1.8 Удаление файла из архива management.rar

Удалите исходный файл ment_1 из созданного архива management.rar. Для удаления указанного файла в окне архиватора откройте архивный файл (дважды щелкните на архивном файле, затем дважды щелкните на открывшейся папке MANAGEMENT), выделите файл ment_1 и щелкните на пиктограмме Удалить на панели инструментов. В результате файл будет удален. 

1.9 Извлечение файла из архива management.rar

Для извлечения файла из архива management.rar, откройте архивный файл, выделите файл ment_2 и щелкните на пиктограмме Извлечь на панели инструментов. В результате файл будет извлечена папка и требуемый файл. Убедитесь в том, что указанный файл извлечен, но не удален из архива. 

1.10 Добавление файлов в архив management.rar

Для добавления файлов group_1, rate_29 в существующий архив management.rar выполните следующее: 

  в окне архиватора откройте корневую папку диска A:;

  выделите указанные файлы, щелкните на пиктограмме Добавить файлы в архив;

  укажите имя файла A:\DATA\management.rar и щелкните на кнопке ОК;

  удалите архив management.rar. 

1.11 Создание архивного файла bas.rar

Для добавления в архив bas.rar двух папок ECONOMY, BAS и файлов group_1, rate_29, и размещения архива bas.rar в каталоге BAS на диске A: выполните следующее: 

  в окне архиватора откройте корневую папку диска A:;

  выделите указанные папки и файлы, щелкните на пиктограмме Добавить файлы в архив;

  укажите имя файла A:\BAS\bas.rar и щелкните на кнопке ОК.

1.12 Создание непрерывного архива

Для создания непрерывного архива повторите пункт 8.4.11 с дополнением пункта "Создать непрерывный архив" в разделе "Параметры архивации".

1.13 Выполнение некоторых операций над выделенным архивным файлом

1.3.1 Протестируйте архив, выполнив команду "Команды\Протестировать файлы в архиве". 
1.3.2 Просмотрите информацию об архиве, выполнив команду "Операции\Показать информацию". 
1.3.3 Преобразуйте обычный архив в самораспаковывающийся. Для выполнения преобразования выберите команду 
"Операции\Преоразовать архив(ы) в SFX".
1.3.4 Переименуйте архив с помощью команды "Команды\Переименовать файл".
1.3.5 Удалите архив, применив команду "Команды\Удалить файл".

1.4 Завершение работы

Сообщите преподавателю о выполненной работе. После разрешения на завершение работы удалите архив и можете приступить к сдаче тестов по выполненной работе. 

Контрольные вопросы.

  1.  Зачем нужно архивировать информацию?
  2.  На чем основана работа архиваторов. По какому принципу они сжимают информацию.
  3.  Каковы функции архиваторов.
  4.  Чем отличаются SFX – архивы.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

7581. Правительство - совет министров республики Беларусь 49 KB
  ТЕМА 11. Правительство - совет министров республики Беларусь. Правительство Республики Беларусь в системе органов государственной власти. Состав и порядок формирования Правительства Республики Беларусь. Компетенция Правительства ...
7582. Судебная власть в республике Беларусь 47.5 KB
  Судебная власть в республике Беларусь Понятие и природа судебной власти Конституционные принципы правосудия Состав и порядок формирования Конституционного Суда Республики Беларусь. Компетенция Конституционного Суда Ре...
7583. Местное управление и самоуправление в республике Беларусь 151.5 KB
  Местное управление и самоуправление в республике Беларусь. Понятие и принципы местного управления и самоуправления в Республике Беларусь. Органы местного управления: система, функции. Полномочия органов местного управления...
7584. Конституционно-правовые основы органов контроля и надзора в республике Беларусь 42 KB
  ТЕМА 14. Конституционно-правовые основы органов контроля и надзора в республике Беларусь. Конституционно-правовой статус прокуратуры Республики Беларусь. Конституционно-правовой статус Комитета государственного контроля Республики Беларусь...
7585. Конституционные основы финансово-кредитной системы республики Беларусь 25.5 KB
  ТЕМА 15. Конституционные основы финансово-кредитной системы республики Беларусь Раздел VII Конституции Республики Беларусь Финансово-кредитная система Республики Беларусь содержит нормы, относящиеся к бюджетной и банковской системе Республики Бела...
7586. Становлення та розвиток фінансової науки 78.5 KB
  Тема 3: Становлення та розвиток фінансової науки. Теорії державних фінансів англійської класичної політекономії. Концепція державних фінансів Дж.М. Кейнса. Теорії суспільного товару, суспільних благ...
7587. Предмет фінансової науки як пізнання сутності фінансів 119 KB
  Предмет фінансової науки як пізнання сутності фінансів Лекція 1. 1.Історична, економічна та вартісна сутність фінансів. Термін фінанси походить від латинського фінансіа, що перекладається як дохід, платіж. На думку одних вчених цей термін вини...
7588. Генезис і еволюція фінансів. 143 KB
  Тема: Генезис і еволюція фінансів. План: Зародження фінансових відносин у стародавньому світі. Фінанси феодальної держави. Фінанси феодального міста та їх вплив на формування і розвиток державних фінансів. Роль державних фіна...
7589. Фінансова політика і фінансове право 47.5 KB
  Тема 4 Фінансова політика і фінансове право План Фінансова політика, її сутність, види і значення Фінансова політика суб’єктів господарювання фінансова політика домогосподарств фінансова політика у сфері міжнародних фінансів...