ハフマン符号（Huffman code）とは？情報伝送やデータ圧縮の基本概念をわかりやすく解説

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ハフマン符号とは？

ハフマン符号とは、情報伝送やデータ圧縮において、長さの異なる符号を用いて、より短い符号をより頻繁に出現するデータに割り当てることで、データを効率的に圧縮するための手法です。

具体的には、データを構成する各文字や記号に、出現頻度に応じた符号を割り当てることで、よく使われる文字や記号に短い符号を、あまり使われない文字や記号に長い符号を割り当てます。これにより、データをより小さく圧縮でき、情報伝送やデータ転送の効率を向上させることができます。

ハフマン符号は、アメリカの情報理論者であるデイビッド・ハフマンによって考案されました。ハフマン符号を用いたデータ圧縮は、ZIPやGzipなどのファイル圧縮方式で広く利用されています。

ハフマン符号の基本概念は以下の通りです。

– 記号と出現頻度の対応表を作成する
– 出現頻度が高い記号には短い符号、低い記号には長い符号を割り当てる
– 符号表を作成して、圧縮データを作成する

ハフマン符号の最大の特徴は、符号表を作成する際に、データ全体の統計情報を用いることで、最適な圧縮を実現できる点です。

具体的な例として、”BANANA” という文字列を圧縮する場合を考えてみましょう。

まず、文字列 “BANANA” の各文字の出現頻度を調べます。

– A: 3
– B: 1
– N: 2

次に、出現頻度に応じた符号を割り当てます。

– A: 0
– B: 110
– N: 10

最後に、符号表を作成します。

– A: 0
– B: 110
– N: 10

これにより、文字列 “BANANA” は以下のように圧縮されます。

1100101000

このように、ハフマン符号を用いることで、文字列 “BANANA” を8文字から10ビットに圧縮することができました。

ハフマン符号は、情報伝送やデータ圧縮において、高い効率でデータを圧縮するための手法です。出現頻度に応じた符号を割り当てることで、より効率的な圧縮ができます。ハフマン符号は、ZIPやGzipなどのファイル圧縮方式で広く利用されています。