C语言实现压缩与解压算法（零基础入门教程）

什么是数据压缩？

数据压缩是指通过特定算法减少原始数据所占存储空间或传输带宽的过程。常见的压缩方式分为无损压缩（如ZIP、GZIP）和有损压缩（如JPEG、MP3）。本教程将聚焦于无损压缩中最简单的——行程长度编码（Run-Length Encoding, RLE）。

RLE 压缩原理

RLE 的核心思想是：将连续重复的字符用“次数+字符”表示。例如：

• 原始字符串：AAABBBCCDAA
• 压缩后：3A3B2C1D2A

这种方式对包含大量重复字符的数据非常有效，比如位图图像、日志文件等。

C语言实现 RLE 压缩

下面是一个完整的 C 语言 RLE 压缩函数示例：

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>// RLE 压缩函数char* rle_compress(const char* input) {    int len = strlen(input);    if (len == 0) return NULL;    // 分配足够大的缓冲区（最坏情况：每个字符单独计数）    char* output = (char*)malloc(len * 3 + 1);    int out_index = 0;    int i = 0;    while (i < len) {        char current = input[i];        int count = 1;        // 统计连续相同字符的数量        while (i + count < len && input[i + count] == current) {            count++;        }        // 将计数和字符写入输出缓冲区        out_index += sprintf(output + out_index, "%d%c", count, current);        i += count;    }    return output;}int main() {    const char* original = "AAABBBCCDAA";    char* compressed = rle_compress(original);    printf("原始字符串: %s\n", original);    printf("压缩结果: %s\n", compressed);    free(compressed);    return 0;}  

C语言实现 RLE 解压

解压过程正好相反：读取数字和字符，重复输出字符指定次数。

#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <ctype.h>// RLE 解压函数char* rle_decompress(const char* input) {    int len = strlen(input);    char* output = (char*)malloc(len * 10 + 1); // 保守估计    int out_index = 0;    int i = 0;    while (i < len) {        int count = 0;        // 读取数字（可能多位）        while (isdigit(input[i])) {            count = count * 10 + (input[i] - '0');            i++;        }        // 获取字符并重复输出        char ch = input[i];        for (int j = 0; j < count; j++) {            output[out_index++] = ch;        }        i++;    }    output[out_index] = '\0';    return output;}int main() {    const char* compressed = "3A3B2C1D2A";    char* decompressed = rle_decompress(compressed);    printf("压缩字符串: %s\n", compressed);    printf("解压结果: %s\n", decompressed);    free(decompressed);    return 0;}  

注意事项与局限性

RLE 是一种简单但有限的压缩方法：

• 对于无重复或随机数据，RLE 可能反而增大体积（如 "ABCDE" → "1A1B1C1D1E"）
• 本实现未处理数字字符本身出现在原始数据中的情况（需更复杂的编码规则）
• 实际项目中可使用成熟的库如 zlib（支持 DEFLATE 算法）

结语

通过本教程，你已掌握了 数据压缩教程中最基础的 RLE 方法，并用 C 语言实现了压缩与解压功能。这是迈向更高级压缩算法（如 Huffman 编码、LZ77）的第一步。希望这篇 初学者C语言压缩指南能为你打下坚实基础！

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