高效压缩字符串：Rust语言实现游程编码（Run-Length Encoding）详解

为什么选择 Rust 实现？

Rust 是一种内存安全、高性能的系统级编程语言。它没有垃圾回收机制，却能通过所有权系统避免空指针和数据竞争。使用 Rust 实现 Rust数据压缩算法，不仅能获得接近 C/C++ 的性能，还能保证代码的安全性和可维护性。

第一步：搭建项目结构

首先，在终端中创建一个新的 Rust 项目：

cargo new rle_encodercd rle_encoder

第二步：实现编码函数

打开 src/main.rs 文件，我们先编写 encode 函数：

fn encode(input: &str) -> String {    if input.is_empty() {        return String::new();    }    let mut result = String::new();    let mut chars = input.chars().peekable();    let mut current_char = chars.next().unwrap();    let mut count = 1;    while let Some(&next_char) = chars.peek() {        if next_char == current_char {            count += 1;            chars.next(); // 消费这个字符        } else {            // 写入当前游程            result.push_str(&count.to_string());            result.push(current_char);            // 重置计数            current_char = next_char;            count = 1;            chars.next(); // 消费新字符        }    }    // 处理最后一组    result.push_str(&count.to_string());    result.push(current_char);    result}

这段代码使用了 Rust 的 Peekable 迭代器，可以“偷看”下一个字符而不立即消费它，非常适合处理连续重复的问题。

第三步：实现解码函数

解码就是把 "4A" 这样的字符串还原成 "AAAA"。我们需要解析数字和字符交替出现的模式：

fn decode(encoded: &str) -> String {    let mut result = String::new();    let mut num_str = String::new();    for ch in encoded.chars() {        if ch.is_ascii_digit() {            num_str.push(ch);        } else {            // 遇到非数字字符，说明数字部分结束            if let Ok(count) = num_str.parse::() {                result.push_str(&ch.to_string().repeat(count));                num_str.clear();            } else {                // 格式错误，可选择 panic 或返回错误                panic!("Invalid encoded string format");            }        }    }    result}

第四步：测试我们的实现

在 main 函数中添加测试代码：

fn main() {    let original = "AAAABBBCCDAA";    println!("原始字符串: {}", original);    let encoded = encode(original);    println!("编码后: {}", encoded);    let decoded = decode(&encoded);    println!("解码后: {}", decoded);    assert_eq!(original, decoded);    println!("✅ 编码/解码成功！");}

运行程序：

cargo run

你应该看到输出：

原始字符串: AAAABBBCCDAA编码后: 4A3B2C1D2A解码后: AAAABBBCCDAA✅ 编码/解码成功！

进阶思考：处理边界情况

上面的实现假设输入格式完全正确。在实际应用中，你可能需要处理以下情况：

• 空字符串
• 单个字符（如 "A" → "1A"）
• 数字本身出现在原始字符串中（这会导致歧义！）

对于最后一点，真正的 RLE 系统通常会采用更复杂的格式（如使用分隔符或二进制表示），或者仅用于已知不含数字的数据（如位图）。

总结

通过本教程，你已经掌握了如何用 Rust 实现一个完整的游程编码器。这项技能不仅帮助你理解 Rust字符串处理 的强大能力，也为学习更复杂的 Rust编程教程 打下基础。游程编码虽简单，却是许多高级压缩算法（如 GIF 图像格式）的核心组件之一。

现在，你可以尝试优化这个实现——比如使用 Vec 预分配容量提升性能，或添加错误处理使其更健壮。祝你在 Rust 的世界里编码愉快！