用哈希表优化的lz77压缩算法的实现

最近终于有空研究研究E*F的K*KYU2。
和预料到的一样仍然是广泛使用LZ77，而且是毫不改变地使用LZ77……但是，时代进步了， 图片文件都是真彩色的了，大小变大了3倍，仍然使用LZ77的代价就是速度……大家都知道LZ77的特点就是解压超快，压缩巨慢（不然就不会有LZW这种 不伦不类的算法出来了……）
在png的相关网站上查找了一下优化方案，自己写了一下优化代码，虽然目前速度仍然不能很让人满意（在双核的机器上压 缩一个160多兆的文件用了60多秒），但是勉强可以用于实际应用了。贴出来和大家分享。如果要进一步优化，估计要玩一些trick，或是借助于指令级别 的。
以下讨论是基于4096字节定长窗口的字典的LZ77，字节组织是每bit表示查表或是原数据；查表是2字节，前16位表示索引，后16位表示长度，因此最长的序列只能有15字节。优化的思路是哈希表。
由 环境可以看出，低于3个字节的码序列是不需要查表保存的，因此码的最短长度是3个字节。使用一个哈希算法将之转化成1个字节的哈希码。这种哈希码共有 256个。当在查表前，首先要计算出当前字节及后面两个字节组成的序列的哈希码，然后在哈希码表中查得第一条匹配记录。当然，即使哈希码匹配，3字节并不 一定完全一样，这之后还是需要按字节比较。但这可以提前淘汰大部分的数据。匹配后，再查下一条记录。
优化的负担是额外增加了一个哈希码头指针表和 一个链表。每一个字节在字典中的更新都会造成它本身及前面两个字节处共3个字节的哈希码变化，即表项删除和增加。为了使这种删除和增加更有效率，做成了双 向链表的形式（实际测试下来比单向节省约一半时间）。当然这里的链表是以数组形式实现的，不需要动态分配空间，否则所带来的负担将是不可承受的。字典定义 如下：

typedef  struct  _tagLz77Dict  ... {
    int     hash_start[256];
    int     hash_next[4096];
    int     hash_prev[4096];
    char    dict[4096];
}  lz77_dict,  * p_lz77_dict;

其中，hash_start是256个哈希码的首码索引。hash_next是每个哈希码的下一个编码，hash_prev是每个哈希码的前一个编码。均以-1表示无效。
字典初始化函数如下：

void  init_dict(p_lz77_dict pdic)
... {
    int i;
    memset(pdic->dict, 0, 4096);
    for (i = 0; i < 256; ++i) pdic->hash_start[i] = -1;
    pdic->hash_start[HASH(0, 0, 0)] = 4096-16;
    for (i = 0; i < 4096; ++i) ...{
        if (i < 4096-16) ...{
            pdic->hash_next[i] = -1;
            pdic->hash_prev[i] = -1;
        } else ...{
            pdic->hash_next[i] = (i+1);
            pdic->hash_prev[i] = (i-1);
        }
    }
    pdic->hash_prev[0] = -1;
    pdic->hash_next[4095] = -1;
}

初始值仅后面16个码可用。
删除和增加哈希码函数：

void  remove_dict_pos(p_lz77_dict pdic,  int  pos)
... {
    char a, b, c;
    unsigned char hash;
    int old_pos = pos;
    int s, last;
    a = pdic->dict[pos++];
    pos &= 0xFFF;