Методическая разработка внеклассного мероприятия по информатике "Безопасный интернет"

29.09.18

Архивирование

это упаковка (сжатие) файла или группы файлов с целью уменьшить место, занимаемое ими на диске.

Программа WinRar позволяет

• создавать rar-архивы и извлекать из них файлы;
• создавать самораспаковывающиеся архивы – архивный файл в этом случае будет иметь расширение *.exe и запускается как обычная программа. Файлы из такого архива могут быть извлечены на любом компьютере путём запуска программы;
• создавать многотомные архивы, что позволяет разместить большой архив на нескольких носителях ограниченной емкости.
• устанавливать пароль на архив – при этом посторонний сможет лишь просмотреть список файлов архива, но не сможет распаковать сжатые данные;
• уменьшить размер файла для отправки по e-mail, обеспечивает степень сжатия до 95 %.

Главное назначение программ-архиваторов - сжатие файлов с целью экономии памяти

Сжатию (уплотнению) могут быть подвергнуты: файлы, папки, диски. Сжатие файлов и папок необходимо либо для их транспортировки, либо для резервного копирования, либо для обмена информацией по сети Интернет. Уплотнение дисков применяют для повышения эффективности использования их рабочего пространства (обычно для дисков недостаточной емкости).

Архиватором (упаковщиком) называется программа, позволяющая за счет применения специальных методов сжатия информации создавать копии файлов меньшего размера, а также объединять копии нескольких файлов в один архивный файл, из которого можно при необходимости извлечь файлы в их первоначальном виде.

Типы архиваторов

Файловые архиваторы

Упаковывают один или несколько файлов в единый архивный файл, размер которого, как правило, меньше, чем суммарный размер исходных файлов, но воспользоваться запакованными программами или данными, пока они находятся в архиве, нельзя, пока они не будут распакованы. Для распаковки архивного файла обычно используется тот же самый архиватор.

Программные архиваторы

Позволяют упаковать за один прием один единственный файл - исполняемую программу ЕХЕ-типа, но зато так, что заархивированная программа будет сразу после ее запуска на исполнение самораспаковываться в оперативной памяти и тут же начинать работу.

Дисковые архиваторы

Позволяют программным способом увеличить доступное пространство на жестком диске. Типичный дисковый архиватор представляет собой резидентный драйвер, который незаметно для пользователя архивирует любую записываемую на диск информацию и распаковывает ее обратно при чтении. Однако операции чтения/записи файлов несколько замедляются, поскольку процессору требуется время для упаковки и распаковки.

Распространенные архиваторы

Существуют разные программы-архиваторы, отличающиеся форматом архивных файлов, скоростью работы, степенью сжатия файлов при помещении в архив, удобством использования. Наиболее распространенные программы-архиваторы имеют приблизительно одинаковые возможности и ни одна из них не превосходит другие по всем параметрам: одни программы работают быстрее, другие обеспечивают лучшую степень сжатия файлов. Даже если сравнивать программы только по степени сжатия, то среди них нет лидера: разные файлы лучше сжимаются разными программами.

WinRar

WinZip

7-Zip

Методы уплотнения информации

2

3

1

Алгоритм

KWE

Алгоритм Хафмана

Алгоритм

RLE

Принцип работы архиваторов

Принцип работы архиваторов основан на поиске в файле "избыточной" информации и последующем ее кодировании с целью получения минимального объема. Самым известным методом архивации файлов является сжатие последовательностей одинаковых символов . Например, внутри вашего файла находятся последовательности байтов, которые часто повторяются. Вместо того, чтобы хранить каждый байт, фиксируется количество повторяемых символов и их позиция. Например, архивируемый файл занимает 15 байт и состоит из следующих символов:

B B B B B L L L L L A A A A A

В шестнадцатеричной системе

42 42 42 42 42 4C 4C 4C 4C 4C 41 41 41 41 41

Архиватор может представить этот файл в следующем виде (шестнадцатеричном):

01 05 42 06 05 4C 0A 05 41

Это значит: с первой позиции пять раз повторяется символ "B", с позиции 6 пять раз повторяется символ "L" и с позиции 11 пять раз повторяется символ "A". Для хранения файла в такой форме потребуется всего 9 байт, что на 6 байт меньше исходного.

Описанный метод является простым и очень эффективным способом сжатия файлов.

Принцип работы архиваторов

Более изощренный метод сжатия данных - это так называемый оптимальный префиксный код и, в частности, кодирование символами переменной длины (алгоритм Хаффмана). Код переменной длины позволяет записывать наиболее часто встречающиеся символы и группы символов всего лишь несколькими битами, в то время как редкие символы и фразы будут записаны более длинными битовыми строками. Например, в любом английском тексте буква E встречается чаще, чем Z, а X и Q. Таким образом, используя специальную таблицу соответствия, можно закодировать каждую букву Е меньшим числом бит и использовать более длинный код для более редких букв.

Некоторые архиваторы работают на основе алгоритма Лемпела-Зива. Эти архиваторы классифицируются как адаптивные словарные кодировщики , в которых текстовые строки заменяются указателями на идентичные им строки , встречающиеся ранее в тексте. Например, все слова какой-нибудь книги могут быть представлены в виде номеров страниц и номеров строк некоторого словаря.

Основные алгоритмы сжатия

Говоря об алгоритмах сжатия, будем иметь в виду обратимые алгоритмы.

Алгоритм RLE (Run-Length Encoding) использует принцип выявления повторяющихся последовательностей. При сжатии записывается последовательность из двух повторяющихся величин: повторяемого значения и количества его повторений.

Пример

Исходная последовательность: 3, 3, 12, 12, 12, 0, 0, 0, 0. Сжатая информация: 3, 2, 12, 3, 0, 4. Коэффициент сжатия: 6/9*100% = 67%.

Алгоритм KWE (Keyword Encoding)

предполагает использование словаря, в котором каждому слову соответствует двухбайтовый код. Эффективность сжатия увеличивается с ростом объема кодируемого текста.

Алгоритм Хафмана

предполагает кодирование не байтами, а битовыми группами. В нем можно выделить 3 основные этапа.

Выявляется частота повторения каждого из встречающихся символов.

Чем чаще встречается символ, тем меньшим количеством битов он кодируется.

К закодированной последовательности прикладывается таблица соответствия.

Степень сжатия зависит от

2

3

1

Метода сжатия

Типа

исходного файла

Используемого архиватора

• Архив — это файл, содержащий в себе один или несколько файлов в сжатом (упакованном виде). Имена файлов архивов могут иметь расширения . zip , arj , rar , arc и др. в зависимости от типа архиватора, в котором они были созданы.
• Архиватор — специальная программа, с помощью которой можно сжимать файлы, размещать «длинные» архивы на дискетах, просматривать содержание архивов, контролировать их целостность, распаковывать архивы и т.п.
• Архивы создаются с целью уменьшения объема первоначального файла (экономится место на диске) и возрастания скорости копирования (особенно при пересылке по Интернету и электронной почте).
• Самораспаковывающийся архив — это исполняе­мая программа (файл .ехе), которая включает в себя одновременно как архив, так и программу для его распаковки. Это особенно выгодно, когда неизвестно, есть ли соответствующая программа архивации на компьютере, на котором предстоит распаковка.

Избыточность

• Редакторы, работающие с текстовой, графической, звуковой и другой информацией, кодируют ее наиболее естественным , но не самым экономичным способом .
• Действительно, если внимательно посмотреть любой текст, то можно заметить, что такие буквы «а» и «о», встречаются в нем гораздо чаще чем «ю» и «у». То же самое можно отнести и к сочетаниям букв.
• На рисунках цвета соседних точек в большинстве случаев близки по оттенку. Подобно этому в любой последовательности информации некоторые сочетания встречаются намного чаще других.

Избыточность

• Все это приводит к тому, что в файлах, хранящих эту информацию, некоторые комбинации из 0 и 1 встречаются гораздо чаще , чем другие. В таких случаях говорят, что информация обладает избыточностью , и есть возможность перекодировать содержание файла, уменьшив его размер.
• Для сжатия достаточно придерживаться правила: чем чаще встречается комбинация, тем более коротким сочетанием из 0 и 1 ее можно перекодировать . Разумеется, делать это должна программа.

Архиваторы

• Программы, осуществляющие сжатие (упаковку файлов), называют архиваторами .
• При сжатии можно уменьшить размер файла в несколько раз, что дает заметную экономию памяти. Например: WinRar и WinZip .
• Пуск → Все программы → WinRAR → WinRAR

Основные действия при работе с архивами

• создание нового архива;
• добавление файлов в архив;
• просмотр содержимого архива;
• извлечение файлов из архива;
• просмотр файла в архиве;
• удаление файлов из архива.

Оболочка WinRAR

Вопросы:

• Почему есть возможность уменьшать размер файлов?
• Что такое архивация?
• Какие файлы не имеет смысла архивировать?
• Почему перед пересылкой текстового файла по электронной почте имеет смысл предварительно его упаковать в архив?