C++实现LZW压缩与解压缩算法

"LZW编码是一种数据压缩算法，用于将数据文件压缩成更小的文件。在这个项目中，要求使用C++编程语言实现LZW编码，处理任意的数据文件，生成压缩后的文件，同时保证源代码格式清晰，注释简洁易懂。在试验步骤中，需要创建一个C++工程，编写LZW.cpp和LZW.h文件，然后通过程序对一个名为“信息论.txt”的文本文件进行压缩，压缩后的文件以“.cxw”作为后缀。在解压缩时，用户需要提供解压后的文件名，解压后文件的默认前缀是“LZW”。项目提供了LZW编码和解压缩的核心函数定义，包括`compact`和`deCompact`，以及辅助函数如`output`、`search`和`deCode`等，这些函数是实现LZW算法的关键部分。" LZW编码是一种无损数据压缩算法，由Leo Welch和W. W. Peterson在1977年提出，它通过构建一个不断增长的编码表来实现数据的压缩。其基本思想是将输入的字符序列与编码表中的现有编码进行匹配，如果找到匹配的序列，则发送该编码，同时将匹配的序列与下一个字符组合形成新的编码添加到表中。这个过程不断迭代，直到所有输入数据都被处理。 在C++实现LZW编码时，通常会涉及到以下几个核心步骤： 1. 初始化编码表：编码表通常包含所有可能的基本单位（例如，对于ASCII，是256个字符）。每个基本单位都有一个唯一的初始编码。 2. 读取输入文件：逐个读取输入文件的字符，查找与编码表中现有编码匹配的最长序列。 3. 发送编码：找到匹配的序列后，发送该编码到输出流，并将新组合的序列添加到编码表中。 4. 更新编码表：当编码表满时（例如，达到最大编码数），可以通过增加编码长度来扩展编码空间。 5. 终止条件：当输入文件读取完毕，发送最后一个编码，并结束压缩过程。 在解压缩过程中，需要逆向执行上述步骤，从压缩文件中读取编码，然后查找对应的字符序列，并写入到输出文件中。解压缩的关键在于正确重建原始编码表，以便正确解码。 在提供的代码片段中，`LZW`类包含了压缩和解压缩的主要方法。`compact`函数负责压缩操作，它接收一个文件名作为输入，通过调用`output`函数输出压缩后的编码。`deCompact`函数则处理解压缩，同样需要文件名作为输入。`search`函数用于在编码表中查找匹配的序列，而`deCode`函数则用于根据接收到的编码还原字符序列。 为了确保代码的可读性和可维护性，每个函数的实现应清晰地注释其功能和工作原理，同时保持良好的代码组织结构，如类的封装和成员变量的合理使用。此外，还需注意异常处理，例如在`LZWException`类中定义错误消息，以便在出现错误时提供反馈。