Понятие процесса архивации файлов

Сжатие информации в файлах производится за счет устране ния избыточности различными способами, например за счет уп рощения кодов, исключения из них постоянных битов или представления повторяющихся символов или повторяющейся после довательности символов в виде коэффициента повторения и соответствующих символов. Применяются различные алгорит мы подобного сжатия информации.

Сжиматься могут как один, так и несколько файлов, которые в сжатом виде помещаются в так называемый архивный файл или архив. Архивный файл — это специальным образом организованный файл, содержащий в себе один или несколько файлов в сжа том или несжатом виде и служебную информацию об именах файлов, дате и времени их создания или модификации, размерах и т.п.

Целью упаковки файлов обычно являются обеспечение более компактного размещения информации на диске, сокращение вре мени и соответственно стоимости передачи информации по каналам связи в компьютерных сетях. Кроме того, упаковка в один архивный файл группы файлов существенно упрощает их пере нос с одного компьютера на другой, сокращает время копирова ния файлов на диски, позволяет защитить информацию от несанк ционированного доступа, способствует защите от заражения ком пьютерными вирусами.

Программы, осуществляющие упаковку и распаковку файлов, называются программами-архиваторами. Программы для архи вации отличаются используемыми методами сжатия, что соот ветственно влияет на степень сжатия. В работе с архивами основ ными операциями являются:

Основные виды программ-архиваторов

Способы управления программой-архиватором

Управление программой-архиватором осуществляется одним из двух способов:

Источник

Лекция 14. Архивирование и методы сжатия информации

14.1. Что такое архивирование

Несмотря на то, что объемы внешней памяти ЭВМ постоянно растут, потребность в архивации не уменьшается. Архивация необходима не только для экономии памяти, но и для надежного хранения копий ценной информации, для быстрой передачи информации по сети.

Степень сжатия информации зависит от типа файла и от выбранного метода упаковки. Степень (качество) сжатия файлов характеризуется коэффициентом сжатия:

Проблемы архивации тесно связаны с проблемами кодирования (замена символов текста двоичными кодами с помощью кодовой таблицы), шифрования (криптография), компрессией звуковых и видео-сигналов.

14.2. Какие существуют методы архивирования

В настоящее время разработано много алгоритмов архивации без потерь. Однако все они используют, в основном, две простые идеи.

14.3. Какими возможностями обладают архиваторы

Каждый архиватор обычно реализует свой собственный уникальный алгоритм сжатия.

14.4. Как сжать звуковые файлы

Компрессия без потерь используется, например, архиваторами ZIP, RAR, ARJ. Применение подобных алгоритмов для сжатия файлов, содержащих оцифрованный звук, не позволяет получить сжатие более чем в 2 раза.

Звуковой сигнал, преобразованный с помощью АЦП, обычно не повторяет сам себя и по этой причине плохо сжимается с помощью алгоритмов сжатия без потерь. Многие приемы сжатия аудиоинформации основываются на обмане органов чувств человека путем исключения избыточной и нформации, которую человек не способен воспринять (в силу своих физиологических особенностей).

Еще один способ сжатия звукового сигнала заключается в том, что исходный звуковой сигнал очищается с помощью фильтров от неслышимых компонент (например, низкие басовые шумы). Затем производится более сложный анализ сигнала: вычисляются и удаляются замаскированные частоты, заглушенные другими мощными сигналами. Таким образом можно исключить до 70% информации из сигнала, практически не изменив качество его звучания.

Есть и другие способы, так же основанные на свойствах человеческого слуха.

Если звуковой сигнал представляет собой однотонные звуки с постоянным уровнем громкости, то биоакустические свойства слуха не позволяют его сжать. В этом случае дают эффект традиционные методы архивации информации, например, алгоритм Хаффмана.

14.5. Как сжать графические файлы

Стандарт JPEG позволяет сократить размеры графического файла с неподвижным изображением в 10-20 раз. Этим методом удается при специальных действиях сжимать и движущиеся изображения.

Источник

1. Архивация данных

Архивация проводится в следующих случаях:

Архивный файл представляет собой набор из нескольких файлов (одного файла), помещенных в сжатом виде в единый файл, из которого их можно при необходимости извлечь в первоначальном виде. Архивный файл содержит оглавление, позволяющее узнать, какие файлы содержатся в архиве.

В оглавлении архива для каждого содержащегося в нем файла хранится следующая информация:

Любой из архивов имеет свою шкалу степени сжатия. Чаще всего можно встретить следующую градацию методов сжатия:

Что такое архиваторы?

Архиваторы – это программы (комплекс программ) выполняющие сжатие и восстановление сжатых файлов в первоначальном виде. Процесс сжатия файлов называется архивированием. Процесс восстановления сжатых файлов – разархивированием. Современные архиваторы отличаются используемыми алгоритмами, скоростью работы, степенью сжатия (WinZip 9.0, WinAce 2.5, PowerArchiver 2003 v.8.70, 7Zip 3.13, WinRAR 3.30, WinRAR 3.70 RU).

В ОС MS DOS существуют архиваторы, но они работают только в режиме командной строки. Это программы PKZIP и PKUNZIP, программа архиватора ARJ. Современные архиваторы обеспечивают графический пользовательский интерфейс и сохранили командную строку. В настоящее время лучшим архиватором для Windows является архиватор WinRAR.

Существует две версии RAR для Windows:

WinRAR имеет и другие дополнительные функции. WinRAR способен создать архив в двух различных форматах: RAR иZIP.

Рассмотрим преимущества каждого формата.

Архив в формате ZIP

Архив в формате RAR

формат RAR в большинстве случаев обеспечивает значительно лучшее сжатие, чем ZIP. Кроме того, формат RAR обеспечивает поддержку многотомных архивов, имеет средства восстановления поврежденных файлов, архивирует файлы практически неограниченных размеров. Необходимо отметить, что при работе в файловой системе FAT32 архивы могу достигать только 4 гигабайт. Работа с большими размерами архива поддерживается только в файловой системе NTFS.

Программа архивации Microsoft Backup (резервная копия)

Запуск программы осуществляется: Пуск – программы – стандартные – служебные – архивация данных. Откроется мастер архивации и восстановления в обычном режиме. Из этого режима можно перейти в расширенный режим для работы с мастером архивации, мастером восстановления и мастером аварийного восстановления ОС.

Программа архивации позволяет защитить данные от случайной утери в случае, если в системе возникает сбой оборудования или носителя информации. С помощью Backup можно создать резервную копию данных на жестком диске, а затем создать архив на другом носителе данных. Носителем архива может быть логический диск или отдельное устройство (съемный диск).

Программа архивации создает снимок состояния тома, представляющий собой точную копию содержимого диска на определенный момент времени, в том числе открытых файлов, используемых системой. Во время выполнения программы архивации пользователь может продолжать работать с ОС без риска потери данных.

Программа архивации предоставляет следующие возможности:

Источник

Что происходит с текстовым файлом при архивации

Файловые архиваторы позволяют упаковывать один или несколько файлов (например, все содержимое данного подкаталога вместе с вложенными в него подкаталогами) в единый архивный файл. Размер последнего, как правило, меньше, чем суммарный размер исходных файлов, но воспользоваться запакованными программами или данными, пока они находятся в архиве, нельзя, пока они не будут распакованы. Для распаковки архивного файла обычно используется тот же самый архиватор.

Дисковые архиваторы позволяют программным способом увеличить доступное пространство на жестком диске. Типичный дисковый архиватор представляет собой резидентный драйвер, который незаметно для пользователя архивирует любую записываемую на диск информацию и распаковывает ее обратно при чтении. Однако операции чтения/записи файлов несколько замедляются, поскольку процессору требуется время для упаковки и распаковки.

Основными функциями архиваторов являются:

Программа WinZip не входит в комплект поставки Windows. Для использования этого архиватора его необходимо предварительно установить на компьютер.
Создать новый архив или добавить файлы в уже существующий архив с помощью программы WinZip можно двумя способами.

I способ создания архива – с использованием контекстных меню (без предварительного запуска архиватора):

II способ – с предварительным запуском архиватора:

Разархивировать файлы (извлечь из архива) также можно двумя способами.

I способ – без предварительного запуска архиватора:

II способ – с предварительным запуском архиватора:

Программа WinZip позволяет получать информацию о файлах, находящихся внутри архива, без распаковки архива, а также просматривать содержимое сжатых файлов без их извлечения из архива. Это важно, так как далеко не все архивы стоит распаковывать.
Для просмотра архивного файла необходимо выполнить следующие действия:

Типы архивов

Характерные форматы сжатия без потери информации:

Основные алгоритмы сжатия

Говоря об алгоритмах сжатия, будем иметь в виду обратимые алгоритмы.

Алгоритм RLE (Run-Length Encoding) использует принцип выявления повторяющихся последовательностей. При сжатии записывается последовательность из двух повторяющихся величин: повторяемого значения и количества его повторений.

Исходная последовательность: 3, 3, 12, 12, 12, 0, 0, 0, 0.
Сжатая информация: 3, 2, 12, 3, 0, 4.
Коэффициент сжатия: 6/9*100% = 67%.

Алгоритм KWE (Keyword Encoding) предполагает использование словаря, в котором каждому слову соответствует двухбайтовый код. Эффективность сжатия увеличивается с ростом объема кодируемого текста.

Алгоритм Хафмана предполагает кодирование не байтами, а битовыми группами. В нем можно выделить три основные этапа.

Источник

Что происходит с текстовым файлом при архивации

Архивирование и разархивирование файлов

Проблема сжатия файла

При передаче данных по сети могут возникнуть проблемы из-за их большого объема. Пропускная способность каналов может быть ограничена. Поэтому время передачи может оказаться слишком большим.

Также для хранения и переноса файлов при помощи внешних носителей может не хватать свободного места.

Решение поставленных проблем заключается в сжатии данных, которое ведет к сокращению объема данных при сохранении закодированного в них содержания.

Определение: Программы, осуществляющие сжатие данных, называются архиваторами.

Первые архиваторы появились в середине 1980-х годов. Главной целью их использования была экономия места на дисках, информационный объем которых в те времена был значительно меньше объема современных дисков.

Архивация проводится в следующих случаях:

1. Когда необходимо создать резервные копии наиболее ценных файлов.

2. Когда необходимо освободить место на диске.

3. Когда необходимо передать файлы по E-mail.

Первая идея. Алгоритм сжатия с использованием кода переменной длины

Данные, подвергающиеся сжатию, специальным образом делят на части (цепочки символов, «слова»). Заметим, что «словом» может быть и отдельный символ (код ASCII ). Для каждого «слова» находится частота встречаемости: отношение количества повторений данного «слова» к общему числу «слов» в массиве данных. Идея алгоритма сжатия ин­формации: кодировать наиболее часто встречающиеся «слова» кодами меньшей длины, чем редко встречающиеся «слова». При этом можно существенно сократить объем файла.

Такой подход известен давно. Он используется в азбуке Морзе, где символы кодируются различными последовательностями точек и тире, причем чаще встречающиеся символы имеют более короткие коды. Например, часто используемая буква «А» кодируется так: • – (точка, тире). А редкая буква «Ж» кодиру­ется: • • • – (точка, точка, точка, тире). В отличие от кодов одинаковой длины, в этом случае возникает проблема отделения кодов букв друг от друга. В азбуке Морзе эта проблема решается с помощью «паузы» (пробела), которая, по сути, является третьим сим­волом алфавита Морзе, то есть алфавит Морзе не двух-, а трех символьный.

Информация в памяти ЭВМ хранится с использованием двух символьного алфавита. Специального символа-разделителя нет. И все же удалось придумать способ сжатия данных с переменной длиной кода «слов», не требующий символа-разделителя. Такой алгоритм называется алгоритмом Д. Хаффмена (впервые опубликован в 1952 году). Все уни­версальные архиваторы работают по алгоритмам, подобным алгоритму Хаффмена.

Вторая идея. Алгоритм сжатия с использованием коэффициента повторения

Смысл алгоритма, основанного на этой идее, заключается в следующем: если в сжимаемом массиве данных встречается цепочка из повторяющихся групп символов, то ее заменяют парой: число (коэффициент) повторений – группа символов. В этом случае для длинных повторяющихся цепочек выигрыш памяти при сжатии может быть очень большим. Данный метод наиболее эффективен при упаковке графической информации.

Все программы-архиваторы обычно предоставляют следующие возможности :

Пользоваться программами-архиваторами очень просто.

Похожим образом происходит обратное действие – извлечение файлов из архива (распаковка архива).

WinRAR – это 32 разрядная версия архиватора RAR для Windows. Это мощное средство создания архивов и управления ими. Есть несколько версий RAR, для разных операционных систем: Windows, Linux, UNIX, DOS, OS/2 и т.д.

Существует две версии RAR для Windows :

WinRAR имеет и другие дополнительные функции. WinRAR способен создать архив в двух различных форматах: RAR иZIP. Рассмотрим преимущества каждого формата.

Архив в формате ZIP

Основное преимущество формата ZIP – его популярность. Например, большинство архивов в Internet – это архивы ZIP. Поэтому приложение к электронной почте лучше всего направлять в формате ZIP. Можно также направить самораспаковывающийся архив. Такой архив является немного большим, но может быть извлечен без внешних программ. Другое преимущество ZIP – скорость. Архив ZIP обычно создается быстрее, чем RAR.

Архив в формате RAR

Формат RAR в большинстве случаев обеспечивает значительно лучшее сжатие, чем ZIP. Кроме того, формат RAR обеспечивает поддержку многотомных архивов, имеет средства восстановления поврежденных файлов, архивирует файлы практически неограниченных размеров. Необходимо отметить, что при работе в файловой системе FAT32 архивы могу достигать только 4 гигабайт. Работа с большими размерами архива поддерживается только в файловой системе NTFS.

Программа архивации Microsoft Backup (резервная копия)

Программа архивации позволяет защитить данные от случайной утери в случае, если в системе возникает сбой оборудования или носителя информации. С помощью Backup можно создать резервную копию данных на жестком диске, а затем создать архив на другом носителе данных. Носителем архива может быть логический диск или отдельное устройство (съемный диск).

Программа архивации создает снимок состояния тома, представляющий собой точную копию содержимого диска на определенный момент времени, в том числе открытых файлов, используемых системой. Во время выполнения программы архивации пользователь может продолжать работать с ОС без риска потери данных.

Программа архивации предоставляет следующие возможности:

Backup восстанавливает архивированные файлы и папки на жесткий диск.

Программа архивации позволяет восстанавливать копии важных системных компонентов, таких, как реестр, загрузочные файлы и база данных службы каталогов.

Источник