Java实现 行程编码（RLE）

行程编码（RLE）‌，全称为Run-Length Encoding，是一种统计编码技术，主要用于压缩数据。其基本思想是将连续出现的相同值的序列用一个代表值和该序列的长度来代替，从而减少数据的存储空间。RLE特别适用于那些包含大量重复数据的情况，如图像和文本数据‌。

RLE的工作原理
RLE编码的主要步骤包括：

‌识别连续的重复数据‌：在数据中寻找连续出现的相同值序列。
‌编码‌：将每个连续序列用一个代表值和该序列的长度进行编码。例如，序列"AAAABBBCC"会被编码为"3A4B2C"。

RLE的应用场景
RLE编码特别适用于以下场景：

‌图像压缩‌：在图像中，常常有大面积的颜色或像素值重复出现的情况，RLE可以有效减少这些图像的存储空间，通常可以节省20-30%的存储空间‌3。
‌文本处理‌：对于包含大量重复字符的文本，RLE也可以进行压缩，但效果不如霍夫曼编码理想，因为霍夫曼编码能更好地处理不均匀分布的数据‌3。

RLE的优缺点

‌优点‌：

‌简单易实现‌：RLE是一种基本的压缩方法，实现起来相对简单。 ‌适用于特定类型的数据‌：对于包含大量重复数据的情况，RLE非常有效。
‌缺点‌：

‌效率问题‌：对于不包含大量重复数据的情况，RLE的压缩效率较低。
‌适用范围有限‌：对于复杂或不规则分布的数据，霍夫曼编码等更先进的压缩方法可能更合适。

以下是Java实现 RLE 行程编码的方式

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

public class RLEEncoding {
    public static void main(String[] args) {
        // 示例输入hex字符串
        String hexString = "FFFFFFFF585812";

        // RLE编码，获取byte数组结果
        byte[] encoded = rleEncode(hexString);

        // 输出结果
        for (byte b : encoded) {
            System.out.printf("0x%02X ", b);
        }
    }

    public static byte[] rleEncode(String hexString) {
        // 将hexString转换为字节数组
        byte[] input = hexStringToByte(hexString);

        // 创建用于存储编码结果的动态数组
        List<Byte> encodedList = new ArrayList<>();

        int i = 0;
        while (i < input.length) {
            byte currentByte = input[i];
            int runLength = 1;

            // 计算连续相同字节的长度
            while (i + runLength < input.length && input[i + runLength] == currentByte && runLength < 0xFF) {
                runLength++;
            }

            // 处理超过0xFF次的情况
            while (runLength > 0xFF) {
                encodedList.add((byte) 0xFF); // 添加0xFF表示255个相同字节
                encodedList.add(currentByte);  // 添加字节值
                runLength -= 0xFF;
            }

            // 添加剩余的次数和字节
            encodedList.add((byte) runLength);
            encodedList.add(currentByte);

            // 移动指针
            i += runLength;
        }

        // 将List<Byte>转换为byte数组
        byte[] encoded = new byte[encodedList.size()];
        for (int j = 0; j < encodedList.size(); j++) {
            encoded[j] = encodedList.get(j);
        }

        return encoded;
    }

    // 将十六进制字符串转换为字节数组
    public static byte[] hexStringToByte(String hexString) {
        int len = hexString.length();
        byte[] data = new byte[len / 2];
        for (int i = 0; i < len; i += 2) {
            data[i / 2] = (byte) ((Character.digit(hexString.charAt(i), 16) << 4)
                    + Character.digit(hexString.charAt(i + 1), 16));
        }
        return data;
    }
}