Python工具箱系列(三十九)

使用zlib對數據進行壓縮

現實世界中，大量存在著對數據壓縮的需求。為此，python內置了zlib壓縮庫，可以方便的對任意對象進行壓縮。

下述代碼演示了對字元串進行壓縮：

import zlib

# 壓縮一段中文
originstr = '神龜雖壽，猶有竟時；騰蛇乘霧，終為土灰。老驥伏櫪，志在千里；烈士暮年，壯心不已。盈縮之期，不但在天；養怡之福，可得永年。幸甚至哉，歌以詠志。'
print(len(originstr))
str_compression = zlib.compress(originstr.encode('utf-8'), level=8)
print(len(str_compression))
print(str_compression)
decompress_str = zlib.decompress(str_compression)
print(decompress_str)
print(decompress_str.decode('utf-8')) 

# 壓縮一段英文
originstr = 'The World Health Organization officially declared on Saturday that the current multi-country monkeypox outbreak outside of the traditional endemic areas in Africa has already turned into a public health emergency of international concern (PHEIC).'
print(len(originstr))
str_compression = zlib.compress(originstr.encode('utf-8'), level=8)
print(len(str_compression))
print(str_compression)
decompress_str = zlib.decompress(str_compression)
print(decompress_str)
print(decompress_str.decode('utf-8'))

運行上述代碼後，會發現壓縮並不一定會減少位元組數，壓縮的效率取決於壓縮內容中的冗餘程度。對於第一句的中文壓縮後反而增加了位元組數。但第二段英文則有明顯的壓縮比(246/180)。此外，在壓縮時不指定level則使用預設的壓縮級別（大約是6），是一個在速度與壓縮比間的平衡值。level的設定如下：

• level=0，效果是不壓縮。

• level=1,速度最快

• level=9,速度最慢，壓縮比最高

• level=-1，預設值
  壓縮一個文件的操作類似，示例代碼如下：

import zlib

def compress(inputfile,outputfile):
    with open(inputfile,'rb') as input:
        with open(outputfile,'wb') as output:
            data = input.read()
            compressdata = zlib.compress(data)
            output.write(compressdata)

def decompress(inputfile,outputfile):
   with open(inputfile,'rb') as input:
        with open(outputfile,'wb') as output:
            data = input.read()
            compressdata = zlib.decompress(data)
            output.write(compressdata)

compress(r'd:\dev\sensor.dat',r'd:\dev\sensor.zlib')
decompress(r'd:\dev\sensor.zlib',r'd:\dev\sensor_d.dat')

使用vscode的hex editor可以打開三個文件如下圖所示：

首先源文件與壓縮解壓後的文件完全一樣。其次，壓縮後的文件確實小多了。最後可以看出，從某種意義上來說，壓縮也相當於加密。