[java] 자바에서 LZSS 압축 알고리즘을 구현하는 방법

05 Dec 2023

java

LZSS(Lempel-Ziv-Storer-Szymanski) 압축 알고리즘은 현대적인 데이터 압축 알고리즘 중 하나로, 효율적인 압축을 위해 중복되는 데이터를 인식하고 대체하는 방식을 사용합니다. 이 알고리즘을 자바로 구현하는 방법을 알아보겠습니다.

1. LZSS 압축 알고리즘 개요

LZSS 압축 알고리즘은 슬라이딩 윈도우 기반으로 동작합니다. 윈도우는 일정한 크기로 데이터를 저장하며, 매번 새로운 입력 데이터가 들어올 때마다 윈도우 내에서 중복되는 데이터를 찾아 대체합니다.

구체적으로, LZSS 압축 알고리즘은 두 가지 종류의 토큰을 사용합니다:

Literal token: 바로 앞에 있는 입력 데이터의 문자를 그대로 사용합니다.
Length-distance token: 윈도우 내에 있는 이전의 중복 데이터의 길이와 거리를 표현합니다.

압축된 데이터는 Literal token과 Length-distance token의 시퀀스로 표현됩니다.

2. LZSS 압축 알고리즘 구현 예제

아래는 자바로 LZSS 압축 알고리즘을 구현한 예제입니다:

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class LZSSCompression {
    
    private static final int WINDOW_SIZE = 12;
    private static final int LOOKAHEAD_BUFFER_SIZE = 4;
    
    public List<Token> compress(String input) {
        List<Token> compressedData = new ArrayList<>();
        int inputLength = input.length();
        int i = 0;
        
        while (i < inputLength) {
            int matchLength = 0;
            int matchOffset = 0;
            
            for (int j = Math.max(i - WINDOW_SIZE, 0); j < i; j++) {
                int length = 0;
                
                while (i + length < inputLength && input.charAt(j + length) == input.charAt(i + length)) {
                    length++;
                    
                    if (length == LOOKAHEAD_BUFFER_SIZE) {
                        break;
                    }
                }
                
                if (length > matchLength) {
                    matchLength = length;
                    matchOffset = i - j;
                }
            }
            
            if (matchLength >= LOOKAHEAD_BUFFER_SIZE) {
                compressedData.add(new Token(matchLength, matchOffset));
                i += matchLength;
            } else {
                compressedData.add(new Token(input.charAt(i)));
                i++;
            }
        }
        
        return compressedData;
    }
    
    public class Token {
        private int length;
        private int offset;
        private char literal;
        
        public Token(int length, int offset) {
            this.length = length;
            this.offset = offset;
        }
        
        public Token(char literal) {
            this.literal = literal;
        }
    }
}

위의 예제에서는 compress 메소드를 통해 입력 데이터를 압축한 후, Token 객체들의 리스트로 반환합니다. compress 메소드 내에서는 윈도우 크기와 미리보기 버퍼 크기를 설정한 후, 입력 데이터를 탐색하면서 중복되는 데이터를 찾고 토큰으로 변환합니다.

3. 결론

이제 자바에서 LZSS 압축 알고리즘을 구현하는 방법에 대해 알아보았습니다. 위의 예제를 참고하여 압축 알고리즘을 활용하여 데이터를 효율적으로 압축하고 해제할 수 있습니다. LZSS 알고리즘은 대용량 데이터의 압축에 효과적이므로, 필요한 경우 이를 적용해 보시기 바랍니다.