LZMA (Lempel-Ziv-Markov chain algorithm) - алгоритм стиснення даних без втрат

Linux
1

LZMA (Lempel-Ziv-Markov chain algorithm) — це алгоритм стиснення даних без втрат, який забезпечує високу ступінь стиснення та високу швидкість декомпресії. LZMA був розроблений Ігорем Павловим і вперше використаний в форматі архівів 7z у програмі 7-Zip.

Основні характеристики LZMA:

  1. Високий ступінь стиснення: LZMA забезпечує кращий ступінь стиснення порівняно з багатьма іншими алгоритмами стиснення. Це досягається за рахунок складної моделі компресії, яка використовує великі словники (до 4 ГБ) і складні моделі статистики.

  2. Висока швидкість декомпресії: Декомпресія даних, стиснених з використанням LZMA, зазвичай проходить дуже швидко, що робить його зручним для багатьох додатків, де важливо швидке отримання даних.

  3. Моделювання контекстів: LZMA використовує Markov chains та моделювання контекстів, що дозволяє ефективно стискати дані, особливо ті, які мають високу степінь повторення.

  4. Підтримка великих словників: Використання великих словників дозволяє LZMA ефективно стискати великі файли і файли, що містять повторювані фрагменти на великій відстані один від одного.

  5. Адаптивне стиснення: Алгоритм адаптивний і може підлаштовуватися під структуру даних, що стискаються, що дозволяє отримувати оптимальні результати для різних типів даних.

Принцип роботи LZMA:

  1. Словникове стиснення: Як і інші алгоритми LZ (наприклад, LZ77, LZ78), LZMA використовує словниковий підхід, де послідовності символів замінюються посиланнями на попередні вхоження цих послідовностей у словнику.

  2. Кодування довжини/відстані: LZMA кодує посилання як пару значень “довжина/відстань”, що вказують, скільки символів потрібно скопіювати і на яку відстань назад потрібно заглянути у словнику.

  3. Кодування ентропії: LZMA використовує ентропійне кодування, зокрема варіант кодування арифметичного кодування, для подальшого стискання інформації. Це дозволяє більш ефективно стискати дані, ніж просте кодування довжини/відстані.

Використання LZMA:

  • 7-Zip: Основне застосування LZMA — у форматі архівів 7z. Програма 7-Zip широко використовується для створення та розпакування архівів.
  • XZ формат: LZMA також використовується в форматі XZ, який застосовується для стиснення програмного забезпечення і пакетів даних у багатьох операційних системах.
  • Програмне забезпечення з відкритим кодом: LZMA є відкритим алгоритмом, тому багато програм та бібліотек підтримують його для стиснення даних.

LZMA продовжує залишатися популярним вибором для архівування файлів завдяки своїм перевагам у ступені стиснення та швидкості декомпресії.

У Linux використовуються кілька основних команд та утиліт. Найпоширеніші з них — це xz, lzma, та 7z. Ось приклади використання кожної з них:

Команда xz:

Утиліта xz є однією з найпоширеніших для роботи з LZMA стисненням.

  • Стиснення файлу:

    xz file.txt

    Це створить файл file.txt.xz.

  • Розпакування файлу:

    xz -d file.txt.xz

    Це розпакує файл file.txt.xz до оригінального file.txt.

  • Стиснення файлу з максимальним ступенем стиснення:

    xz -9 file.txt

  • Стиснення та збереження оригінального файлу:

    xz -k file.txt

    Це створить файл file.txt.xz, зберігаючи при цьому оригінальний file.txt.

Команда lzma:

Ця команда застаріла, але все ще використовується в деяких системах.

  • Стиснення файлу:

    lzma file.txt

    Це створить файл file.txt.lzma.

  • Розпакування файлу:

    lzma -d file.txt.lzma

    Це розпакує файл file.txt.lzma до оригінального file.txt.

Команда 7z:

Утиліта 7z (частина пакета 7-Zip) також підтримує стиснення та розпакування з використанням LZMA.

  • Стиснення файлу:

    7z a file.7z file.txt

    Це створить архів file.7z, що містить file.txt.

  • Розпакування файлу:

    7z x file.7z

    Це розпакує вміст архіву file.7z.

Приклади використання:

  1. Стиснення декількох файлів у архів:

    7z a archive.7z file1.txt file2.txt file3.txt

  2. Перегляд вмісту архіву:

    7z l archive.7z

  3. Розпакування файлів із збереженням структури директорій:

    7z x archive.7z -ooutput_directory

Використовуючи ці команди, ви можете ефективно стискати і розпаковувати файли за допомогою LZMA у Linux.