在 C# 中对无符号整数值进行可变长度编码的最佳方法是什么？
“实际意图是将可变长度编码的整数（字节）附加到文件头。”
例如：“Content-Length” - Http Header
可以通过对下面的逻辑进行一些更改来实现吗？
我已经写了一些代码可以做到这一点......
【问题讨论】：
我使用的一种使较小的值使用较少字节的方法是对 7 位数据 + 1 位开销 pr 进行编码。字节。
编码仅适用于从零开始的正值，但如果需要也可以修改以处理负值。
编码的工作方式是这样的：
解码：
如您所见，由于控制位的开销，编码值可能会占用一个刚刚使用一半的额外字节。如果将此扩展为 64 位值，则额外的字节将被完全使用，因此仍然只有一个字节的额外开销。
注意：由于编码一次存储一个字节的值，总是以相同的顺序，大端或小端系统不会改变它的布局。最低有效字节总是首先存储，等等。
范围及其编码大小：
0 - 127 : 1 个字节 128 - 16.383 : 2 个字节 16.384 - 2.097.151：3 个字节 2.097.152 - 268.435.455：4 个字节 268.435.456 - max-int32：5 个字节以下是两者的 C# 实现：
void Main()
{
using (FileStream stream = new FileStream(@"c:\temp\test.dat", FileMode.Create))
using (BinaryWriter writer = new BinaryWriter(stream))
writer.EncodeInt32(123456789);
using (FileStream stream = new FileStream(@"c:\temp\test.dat", FileMode.Open))
using (BinaryReader reader = new BinaryReader(stream))
reader.DecodeInt32().Dump();
}
// Define other methods and classes here
public static class Extensions
{
/// <summary>
/// Encodes the specified <see cref="Int32"/> value with a variable number of
/// bytes, and writes the encoded bytes to the specified writer.
/// </summary>
/// <param name="writer">
/// The <see cref="BinaryWriter"/> to write the encoded value to.
/// </param>
/// <param name="value">
/// The <see cref="Int32"/> value to encode and write to the <paramref name="writer"/>.
/// </param>
/// <exception cref="ArgumentNullException">
/// <para><paramref name="writer"/> is <c>null</c>.</para>
/// </exception>
/// <exception cref="ArgumentOutOfRangeException">
/// <para><paramref name="value"/> is less than 0.</para>
/// </exception>
/// <remarks>
/// See <see cref="DecodeInt32"/> for how to decode the value back from
/// a <see cref="BinaryReader"/>.
/// </remarks>
public static void EncodeInt32(this BinaryWriter writer, int value)
{
if (writer == null)
throw new ArgumentNullException("writer");
if (value < 0)
throw new ArgumentOutOfRangeException("value", value, "value must be 0 or greater");
do
{
byte lower7bits = (byte)(value & 0x7f);
value >>= 7;
if (value > 0)
lower7bits |= 128;
writer.Write(lower7bits);
} while (value > 0);
}
/// <summary>
/// Decodes a <see cref="Int32"/> value from a variable number of
/// bytes, originally encoded with <see cref="EncodeInt32"/> from the specified reader.
/// </summary>
/// <param name="reader">
/// The <see cref="BinaryReader"/> to read the encoded value from.
/// </param>
/// <returns>
/// The decoded <see cref="Int32"/> value.
/// </returns>
/// <exception cref="ArgumentNullException">
/// <para><paramref name="reader"/> is <c>null</c>.</para>
/// </exception>
public static int DecodeInt32(this BinaryReader reader)
{
if (reader == null)
throw new ArgumentNullException("reader");
bool more = true;
int value = 0;
int shift = 0;
while (more)
{
byte lower7bits = reader.ReadByte();
more = (lower7bits & 128) != 0;
value |= (lower7bits & 0x7f) << shift;
shift += 7;
}
return value;
}
}
【讨论】：
如果小值比大值更常见，您可以使用Golomb coding。
【讨论】：
您应该首先制作您的价值的直方图。如果分布是随机的（即，您的直方图计数的每个 bin 都接近另一个），那么您将无法比该数字的二进制表示更有效地进行编码。
如果您的直方图不平衡（即，如果某些值比其他值更多），那么选择对这些值使用较少位而对其他不太可能的值使用更多位的编码可能是有意义的.
例如，如果您需要编码的数字小于 15 位的可能性是大于大于 2 倍，您可以使用第 16 位来判断，并且只存储/发送 16 位（如果为零，则即将到来的字节将形成一个 16 位数字，可以适合 32 位数字）。 如果它是 1，那么接下来的 25 位将形成一个 32 位的数字。 你在这里失去了一点，但因为它不太可能，最终，对于很多数字，你会赢得更多的位。
显然，这是一个微不足道的情况，并且将其扩展到超过 2 种情况是 Huffman 算法，该算法根据出现的数字。
还有算术编码算法也可以做到这一点（可能还有其他）。
在所有情况下，没有比目前在计算机内存中存储随机值更有效的解决方案。
您必须考虑与最终节省的成本相比，实施此类解决方案需要多长时间和多难才能知道它是否值得。语言本身与此处无关。
【讨论】：
我知道这个问题是几年前提出的，但是对于 MIDI 开发人员，我想分享一些来自我正在从事的个人 MIDI 项目的代码。代码块基于 Paul Messick 的《Maximum MIDI》一书中的一段（这个例子是根据我自己的需要调整的版本，但概念就在那里......）。
public struct VariableLength
{
// Variable Length byte array to int
public VariableLength(byte[] bytes)
{
int index = 0;
int value = 0;
byte b;
do
{
value = (value << 7) | ((b = bytes[index]) & 0x7F);
index++;
} while ((b & 0x80) != 0);
Length = index;
Value = value;
Bytes = new byte[Length];
Array.Copy(bytes, 0, Bytes, 0, Length);
}
// Variable Length int to byte array
public VariableLength(int value)
{
Value = value;
byte[] bytes = new byte[4];
int index = 0;
int buffer = value & 0x7F;
while ((value >>= 7) > 0)
{
buffer <<= 8;
buffer |= 0x80;
buffer += (value & 0x7F);
}
while (true)
{
bytes[index] = (byte)buffer;
index++;
if ((buffer & 0x80) > 0)
buffer >>= 8;
else
break;
}
Length = index;
Bytes = new byte[index];
Array.Copy(bytes, 0, Bytes, 0, Length);
}
// Number of bytes used to store the variable length value
public int Length { get; private set; }
// Variable Length Value
public int Value { get; private set; }
// Bytes representing the integer value
public byte[] Bytes { get; private set; }
}
使用方法：
public void Example()
{
//Convert an integer into a variable length byte
int varLenVal = 480;
VariableLength v = new VariableLength(varLenVal);
byte[] bytes = v.Bytes;
//Convert a variable length byte array into an integer
byte[] varLenByte = new byte[2]{131, 96};
VariableLength v = new VariableLength(varLenByte);
int result = v.Length;
}
【讨论】：
作为Grimbly pointed out，存在BinaryReader.Read7BitEncodedInt 和BinaryWriter.Write7BitEncodedInt。但是，这些是无法从 BinaryReader 或 -Writer 对象调用的内部方法。
但是，你可以做的是从the reader和the writer复制内部实现：
public static int Read7BitEncodedInt(this BinaryReader br) {
// Read out an Int32 7 bits at a time. The high bit
// of the byte when on means to continue reading more bytes.
int count = 0;
int shift = 0;
byte b;
do {
// Check for a corrupted stream. Read a max of 5 bytes.
// In a future version, add a DataFormatException.
if (shift == 5 * 7) // 5 bytes max per Int32, shift += 7
throw new FormatException("Format_Bad7BitInt32");
// ReadByte handles end of stream cases for us.
b = br.ReadByte();
count |= (b & 0x7F) << shift;
shift += 7;
} while ((b & 0x80) != 0);
return count;
}
public static void Write7BitEncodedInt(this BinaryWriter br, int value) {
// Write out an int 7 bits at a time. The high bit of the byte,
// when on, tells reader to continue reading more bytes.
uint v = (uint)value; // support negative numbers
while (v >= 0x80) {
br.Write((byte)(v | 0x80));
v >>= 7;
}
br.Write((byte)v);
}
当您在项目的任何类中包含此代码时，您将能够在任何BinaryReader/BinaryWriter 对象上使用这些方法。它们只是稍作修改以使其在原始类之外工作（例如，将ReadByte() 更改为br.ReadByte()）。 cmets 来自原始来源。
【讨论】：
【讨论】：