Арифметическое кодирование
Один из алгоритмов энтропийного сжатия.
В отличие от алгоритма Хаффмана, не имеет жесткого постоянного соответствия входных символов - группам бит выходного потока. Это дает алгоритму большую гибкость в представлении дробных частот встречаемости символов.
Характеристики
Обеспечивает почти оптимальную степень сжатия с точки зрения энтропийной оценки кодирования Шеннона. На каждый символ требуется почти бит, где — информационная энтропия источника.
В отличие от алгоритма Хаффмана, метод арифметического кодирования показывает высокую эффективность для дробных неравномерных интервалов распределения вероятностей кодируемых символов. Однако в случае равновероятного распределения символов, например для строки бит 010101...0101 длины s метод арифметического кодирования приближается к префиксному коду Хаффмана и даже может занимать на один бит больше.
Принцип действия
Пусть у нас есть некий алфавит, а также данные о частотности использования символов (опционально). Тогда рассмотрим на координатной прямой отрезок от 0 до 1.
Назовём этот отрезок рабочим. Расположим на нём точки таким образом, что длины образованных отрезков будут равны частоте использования символа и каждый такой отрезок будет соответствовать одному символу.
Теперь возьмём символ из потока и найдём для него отрезок, среди только что сформированных, теперь отрезок для этого символа стал рабочим. Разобьём его таким же образом, как разбили отрезок от 0 до 1. Выполним эту операцию для некоторого числа последовательных символов. Затем выберем любое число из рабочего отрезка. Биты этого числа вместе с длиной его битовой записи и есть результат арифметического кодирования использованных символов потока.
