2

我正在生成约 100 万个文本文件,其中包含双精度数组,制表符分隔(这些是用于研究的模拟)。下面的示例输出。我预计每百万个文本文件约为 5 TB,这是不可接受的。所以我需要压缩。

但是,我所有的数据分析都将在 matlab 中完成。每个 matlab 脚本都需要访问所有数以百万计的这些文本文件。我无法使用 C++ 解压整百万,然后运行 ​​matlab 脚本,因为我缺乏高清空间。所以我的问题是,是否有一些非常简单、易于实现的算法或其他方法来减少我的文本文件大小,以便我可以用 C++ 编写压缩并在 matlab 中读取它?

示例文本文件

0.0220874   0.00297818  0.000285954 1.70E-05    1.52E-07
0.0542912   0.00880725  0.000892849 6.94E-05    4.51E-06
0.0848582   0.0159799   0.00185915  0.000136578 7.16E-06
0.100415    0.0220033   0.00288016  0.000250445 1.38E-05
0.101889    0.0250725   0.00353148  0.000297856 2.34E-05
0.0942061   0.0256  0.00393893  0.000387219 3.01E-05
0.0812377   0.0238492   0.00392418  0.000418365 4.09E-05
0.0645259   0.0206528   0.00372185  0.000419891 3.23E-05
0.0487525   0.017065    0.00313825  0.00037539  3.68E-05

如果重要的话..完整的文本文件代表联合概率质量函数,所以它们总和为 1。我需要无损压缩。

更新这是一个用 C++ 编写二进制文件并在 Matlab 中阅读的 IDIOTS 指南,其中有一些非常基本的解释。

将小数组写入二进制文件的 C++ 代码。

#include <iostream>
using namespace std;
int main()
{
    float writefloat;
    const int rows=2;
    const int cols=3;
    float JPDF[rows][cols];
    JPDF[0][0]=.19493;
    JPDF[0][1]=.111593;
    JPDF[0][2]=.78135;
    JPDF[1][0]=.33333;
    JPDF[1][1]=.151535;
    JPDF[1][2]=.591355;

JPDF 是一个浮点类型的数组,我将 6 个值保存到其中。这是一个 2x3 数组。

    FILE * out_file;
    out_file = fopen ( "test.bin" , "wb" );

老实说,我不太明白第一行在做什么。它似乎正在制作一个名为 out_file 的 FILE 类型的指针。第二行 fopen 表示为写入创建一个新文件(第二个参数的“w”),并将其设为二进制文件(wb 的“b”)。

    fwrite(&rows,sizeof(int),1,out_file);
    fwrite(&cols,sizeof(int),1,out_file);

在这里,我对数组的大小进行编码(# rows,# cols)。请注意,我们写的是对变量 rows 和 cols 的引用,而不是变量本身(& 是通过 ref)。第二个参数告诉它要写入多少字节。由于行和列都是整数,所以我使用 sizeof(int)。“1”表示执行此操作 1 次。我认为。out_file 是指向我们正在写入的文件的指针。

    for (int i=0; i<3; i++)
    {
        for (int j=0; j<2; j++)
        {
            writefloat=JPDF[j][i];
            fwrite (&writefloat , sizeof(float), 1, out_file);
        }
    }
    fclose (out_file);

return 0;
}

现在我将遍历我的数组并将每个值以字节为单位写入我的文件。索引有点向后看,因为我正在向下迭代每一列,而不是遍历内部循环中的一列。我们将在几秒钟内了解原因。同样,我正在编写对 writefloat 的引用,它在每次迭代中采用当前数组元素的值。由于每个数组元素都是一个浮点数,我在这里使用 sizeof(float) 而不是 sizeof(int)。

为了难以置信,愚蠢地清楚,这是我如何看待我们刚刚创建的文件的图表。

[4 bytes: rows][4 bytes: cols][4 bytes: JPDF[0][0]][4 bytes: JPDF[1][0]] ...
[4 bytes: JPDF[1][2]]

..其中每个字节块都以二进制(0 和 1)写入。

在 MATLAB 中解释:

FID=fopen('test.bin');
sizes=fread(FID,2,'int')

FID 有点像这里的指针。偷偷地,它可能是一个指针。然后我们使用与 C++ fread 非常相似的 fread。FID 是我们指向文件的“指针”。'int' 告诉函数每个块包含多少字节。所以sizes=fread(FID,2,'int')说'以二进制打开 FID,并读取 2 个大小为 INT 字节的块,并以向量形式返回 2 个元素。现在,sizes(1)=rows,sizes(2)=cols。

s=fread(FID,[sizes(1) sizes(2)],'float')

下一部分最初对我来说并不完全清楚,我想我必须告诉 fread 跳过包含行/列信息的二进制文件的“标题”。然而,它秘密地维护着一个指向你离开的地方的指针。所以现在我清空二进制文件的其余部分,使用我知道数组维度的事实。请注意,虽然第二个参数 [M,N] 是 [rows,cols],但 fread 按“列顺序”读取,这就是我们按列顺序写入数组数据的原因。

一个 * 是我认为如果 C++ 程序的体系结构与 matlab 一致(例如,两者都是 64 位,或者都是 32 位),我只能使用 matlab 代码“int”和“float”。但我不确定这一点。

输出是:

sizes =

     2
     3

s =

         0.194930002093315         0.111593000590801         0.781350016593933
         0.333330005407333         0.151535004377365          0.59135502576828
4

3 回答 3

3

要做到每个数字超过四个字节,您需要确定您需要这些数字的精度。由于它们是概率,它们都在[0,1]中。您应该能够将精度指定为 2 的幂,例如,您需要知道每个概率在实际值的 2 -n范围内。然后,您可以简单地将每个概率乘以 2 n,四舍五入到最接近的整数,然后仅将n位存储在该整数中。

在最坏的情况下,我可以看到每个概率显示的数字永远不会超过六位数。因此,您可以将它们编码为 20 位,假设在小数点后具有恒定的固定精度。将每个概率乘以 2 20 (1048576),四舍五入,然后将 20 位写入文件。每个概率将占用 2.5 个字节。这小于浮点值的四个字节。

任何一种方式都比示例文件中每个值 11.3 字节的平均值要小得多。

如果您可以利用数据中的已知模式,您甚至可以获得更好的压缩。假设有。我在您的示例中看到,在每一行上,每一步的值都会下降一些。如果这是真实的,而不仅仅是示例生成的产物,那么您可以为每个样本连续使用更少的位。此外,如果第一个样本确实总是小于 1/8,那么您可以从那个样本中删除前三位,因为这些位总是为零。如果第二列始终小于 1/32,则可以将前五位从所有这些中删除。等等。假设示例中的幅度是所有数据集的最大值(显然不是真的,但只是将其用作说明性案例),并假设您需要小数点后六位小数,

对于最后一点压缩,由于这些值相加,因此您没有存储最后一个值。

于 2012-09-11T04:44:27.087 回答
2

Matlab 可以读取二进制文件。为什么不将文件保存为二进制而不是文本?

将每个数字保存为 afloat只需要 4 个字节(如果您运行的是 32 位 linux),您可以使用双精度,但似乎您没有使用完整的双精度。在您当前的方案下,每个数字每个数字都消耗一个字节的空间。您所有的数字都很容易超过 4 个字符长,有些甚至长达 10 个字符。实施此更改应将文件大小减少 50% 以上。

此外,您可能会考虑使用更优雅的数据格式,如HDF5 (更多here),既支持压缩受 matlab 支持

更新

有很多关于如何在 C++ 中编写二进制文件的示例,只需 google 即可。另外要在 Matlab 中读取二进制文件,只需使用fread

将数字表示为 ascii 与二进制之间的区别非常简单。所有文件都是使用二进制编写的,不同之处在于如何解释这些信息。文本文件通常使用ASCII读取,它提供了 8 位字和字符之间的良好映射。当您看到像"255"您所拥有的那样的字符串时,是一个字节数组,其中每个字节都对数组中的字符进行编码。但是,当您存储数字时,存储使用不同字节的每个数字真的很浪费。单个字节可以存储 0-255 之间的值。"255"那么当我可以使用单个字节来存储值时,为什么要使用三个字节来存储字符串255

于 2012-09-10T20:00:46.097 回答
0

您可以随时使用 zlib 之类的标准库压缩所有内容。之后,您可以使用用 C++ 编写的自定义 dll,将您的数据解压缩成您可以管理的块。所以基本上:数据 --> Zip --> Dll(由 Matlab 通过 LoadLibrary 加载) --> Matlab

于 2012-09-10T20:02:14.167 回答