C++游程编码详解（手把手教你实现Run-Length Encoding数据压缩算法）

C++实现游程编码算法

下面我们用C++编写一个完整的游程编码程序。我们将实现两个函数：

• compress()：将原始字符串压缩为RLE格式
• decompress()：将RLE格式解压回原始字符串

1. 压缩函数 compress()

#include <iostream>#include <string>#include <cctype>std::string compress(const std::string& input) {    if (input.empty()) return "";    std::string result = "";    char current_char = input[0];    int count = 1;    for (size_t i = 1; i < input.length(); ++i) {        if (input[i] == current_char) {            count++;        } else {            result += current_char;            result += std::to_string(count);            current_char = input[i];            count = 1;        }    }    // 处理最后一组字符    result += current_char;    result += std::to_string(count);    return result;}

2. 解压函数 decompress()

解压时需要注意：数字可能不止一位（比如12次重复），所以我们不能简单地每次读一个字符。这里我们逐字符解析，遇到字母就记住它，遇到数字就累积成完整数字，然后重复输出。

std::string decompress(const std::string& encoded) {    if (encoded.empty()) return "";    std::string result = "";    char current_char = '\0';    std::string num_str = "";    for (char c : encoded) {        if (std::isalpha(c)) {            // 如果之前有字符和数字，先输出            if (current_char != '\0' && !num_str.empty()) {                int count = std::stoi(num_str);                result.append(count, current_char);                num_str = "";            }            current_char = c;        } else if (std::isdigit(c)) {            num_str += c;        }    }    // 处理最后一组    if (current_char != '\0' && !num_str.empty()) {        int count = std::stoi(num_str);        result.append(count, current_char);    }    return result;}

3. 完整测试程序

int main() {    std::string original = "AAABBBCCDAA";    std::cout << "原始字符串: " << original << std::endl;    std::string compressed = compress(original);    std::cout << "压缩后: " << compressed << std::endl;    std::string decompressed = decompress(compressed);    std::cout << "解压后: " << decompressed << std::endl;    // 验证是否还原成功    if (original == decompressed) {        std::cout << "✅ 压缩与解压成功！" << std::endl;    } else {        std::cout << "❌ 出错了！" << std::endl;    }    return 0;}

注意事项与优化建议

• 如果原始字符串中没有长重复序列，游程编码反而可能使数据变大（例如 ABCD 会被编码为 A1B1C1D1）。
• 该算法最适合处理像黑白图像、屏幕截图等具有大面积相同像素的数据。
• 在实际应用中，可考虑只对重复次数 ≥ 3 的序列进行编码，避免无效压缩。

总结

通过本教程，你已经掌握了如何用C++游程编码实现基本的数据压缩与解压。这项技术虽然简单，但在特定场景下非常实用。无论是学习游程编码算法原理，还是实践C++数据压缩技巧，这都是一个很好的起点。希望你能动手尝试，修改代码，甚至扩展它支持中文或二进制数据！

记住，编程的关键在于实践。快打开你的IDE，运行这段Run-Length Encoding C++代码，看看效果吧！