/// <summary>
/// Декодирует указанное арифметическое значение.
/// </summary>
/// <exception cref="ArgumentNullException">Исключение, которое выдается в случае если арифметическое значение равно null.</exception>
/// <param name="value">Арифметическое значение.</param>
/// <returns>Раскодированную исходную последовательность символов.</returns>
public static string Decode(ArithmeticValue value)
{
if (value == null)
{
throw new ArgumentNullException(nameof(value));
}
var totalLength = value.OccurrenceFrequencies.Values.Sum();
var encodingCumulativeFrequencies = ArithmeticDictionary.GetEncodingCumulativeFrequencies(value.OccurrenceFrequencies);
var decodingCumulativeFrequencies = ArithmeticDictionary.GetDecodingCumulativeFrequencies(encodingCumulativeFrequencies, totalLength);
var encoded = value.Mantissa * BigInteger.Pow(value.Radix, value.Power);
var decodedText = new StringBuilder(totalLength);
for (var i = totalLength; i > 0; i--)
{
var currentPow = BigInteger.Pow(totalLength, i - 1);
var currentFrequency = (int)(encoded / currentPow);
var decodedSymbol = decodingCumulativeFrequencies[currentFrequency];
var diff = encoded - currentPow * encodingCumulativeFrequencies[decodedSymbol];
encoded = diff / value.OccurrenceFrequencies[decodedSymbol];
decodedText.Append(decodedSymbol);
}
return(decodedText.ToString());
}
/// <summary>
/// Кодирует заданную исходную последовательность символов с помощью указанных основания и словаря частот встречаемости символов.
/// </summary>
/// <exception cref="ArgumentNullException">Исключение, которое выдается если <paramref name="source"/> или <paramref name="occurrenceFrequencies"/> равен null.</exception>
/// <exception cref="ArithmeticCodingException">Исключение, которое выдается при отсутствии символа из исходной последовательности в словаре частот встречаемости символов.</exception>
/// <param name="source">Исходная последовательность символов.</param>
/// <param name="occurrenceFrequencies">Словарь частот встречаемости символов.</param>
/// <param name="radix">Основание.</param>
/// <returns>Арифметическое значение.</returns>
public static ArithmeticValue Encode(char[] source, IReadOnlyDictionary <char, int> occurrenceFrequencies, int radix)
{
if (source == null)
{
throw new ArgumentNullException(nameof(source));
}
if (occurrenceFrequencies == null)
{
throw new ArgumentNullException(nameof(occurrenceFrequencies));
}
var cumulativeFrequencies = ArithmeticDictionary.GetEncodingCumulativeFrequencies(occurrenceFrequencies);
var lower = new BigInteger(0);
var pf = new BigInteger(1);
foreach (var symbol in source)
{
if (!occurrenceFrequencies.ContainsKey(symbol))
{
throw new ArithmeticCodingException($"Символ '{symbol}' (код - {(int)symbol}) не найден в словаре частот символов.");
}
lower = lower * source.Length + cumulativeFrequencies[symbol] * pf;
pf *= occurrenceFrequencies[symbol];
}
var upper = lower + pf;
var power = CodingHelper.GetPower(pf, radix);
var mantissa = (upper - 1) / BigInteger.Pow(radix, power);
return(new ArithmeticValue(occurrenceFrequencies, mantissa, radix, power));
}
/// <summary>
/// Получает словарь частот встречаемости символов и кодирует заданную исходную последовательность символов арифметическим методом.
/// </summary>
/// <exception cref="ArgumentNullException">Исключение, которое выдается если <paramref name="source"/> равен null.</exception>
/// <param name="source">Исходная последовательность символов.</param>
/// <param name="radix">Основание.</param>
/// <returns>Арифметическое значение.</returns>
public static ArithmeticValue Encode(string source, int radix = 10)
{
if (source == null)
{
throw new ArgumentNullException(nameof(source));
}
var occurrenceDict = ArithmeticDictionary.GetOccurrenceFrequencies(source);
return(Encode(source.ToCharArray(), occurrenceDict, radix));
}
