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

C语言实现游程编码

下面我们用C语言编写两个函数：rle_encode() 用于压缩，rle_decode() 用于解压。

1. 编码函数（压缩）

#include <stdio.h>#include <string.h>#include <stdlib.h>char* rle_encode(const char* input) {    if (input == NULL) return NULL;        int len = strlen(input);    if (len == 0) return strdup("");        // 分配足够大的缓冲区（最坏情况：每个字符都不同）    char* output = (char*)malloc(len * 4); // 每个字符最多占4字节（如999A）    if (!output) return NULL;        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;}

2. 解码函数（解压）

char* rle_decode(const char* encoded) {    if (encoded == NULL) return NULL;        int len = strlen(encoded);    if (len == 0) return strdup("");        // 估算最大输出长度（保守估计）    char* output = (char*)malloc(len * 10);    if (!output) return NULL;        int out_index = 0;    int i = 0;        while (i < len) {        // 读取数字部分        int count = 0;        while (i < len && encoded[i] >= '0' && encoded[i] <= '9') {            count = count * 10 + (encoded[i] - '0');            i++;        }                // 读取字符        if (i < len) {            char ch = encoded[i];            for (int j = 0; j < count; j++) {                output[out_index++] = ch;            }            i++;        }    }        output[out_index] = '\0';    return realloc(output, out_index + 1); // 调整内存大小}

完整测试程序

int main() {    const char* original = "AAAAABBBCCD";    printf("原始字符串: %s\n", original);        char* compressed = rle_encode(original);    printf("压缩后: %s\n", compressed);        char* decompressed = rle_decode(compressed);    printf("解压后: %s\n", decompressed);        // 验证是否还原成功    if (strcmp(original, decompressed) == 0) {        printf("✅ 压缩与解压成功！\n");    } else {        printf("❌ 出现错误！\n");    }        // 释放内存    free(compressed);    free(decompressed);        return 0;}

注意事项与优化建议

• 本实现假设输入只包含可打印ASCII字符，不处理数字字符连续出现的情况（如"1122"会被误解析）。
• 对于实际应用，可考虑使用二进制格式存储计数（而非字符串），以提高压缩率。
• 游程编码最适合高度重复的数据；若数据随机性强，反而可能增大体积。
• 记得在使用完动态分配的内存后调用free()，避免内存泄漏。

总结

通过本教程，你已经掌握了如何用C语言实现基本的游程编码算法。这项技术虽然简单，但在图像处理（如BMP、PCX格式）、传真传输等领域仍有广泛应用。理解RLE是学习更高级数据压缩算法（如LZW、Huffman编码）的良好起点。

现在，你可以尝试修改代码，支持更多字符类型，或将其封装成库函数供其他项目调用。动手实践是掌握Run-Length Encoding教程的最佳方式！