home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ CU Amiga Super CD-ROM 16 / CU Amiga Magazine's Super CD-ROM 16 (1997-10-16)(EMAP Images)(GB)[!][issue 1997-11].iso / CUCD / Graphics / Ghostscript / source / sbwbs.c < prev    next >
C/C++ Source or Header  |  1995-06-24  |  13KB  |  472 lines
  1. /* Copyright (C) 1994, 1995 Aladdin Enterprises.  All rights reserved.
  2.   
  3.   This file is part of Aladdin Ghostscript.
  4.   
  5.   Aladdin Ghostscript is distributed with NO WARRANTY OF ANY KIND.  No author
  6.   or distributor accepts any responsibility for the consequences of using it,
  7.   or for whether it serves any particular purpose or works at all, unless he
  8.   or she says so in writing.  Refer to the Aladdin Ghostscript Free Public
  9.   License (the "License") for full details.
  10.   
  11.   Every copy of Aladdin Ghostscript must include a copy of the License,
  12.   normally in a plain ASCII text file named PUBLIC.  The License grants you
  13.   the right to copy, modify and redistribute Aladdin Ghostscript, but only
  14.   under certain conditions described in the License.  Among other things, the
  15.   License requires that the copyright notice and this notice be preserved on
  16.   all copies.
  17. */
  18.  
  19. /* sbwbs.c */
  20. /* Burrows/Wheeler block sorting compression filters */
  21. #include "stdio_.h"
  22. #include "memory_.h"
  23. #include <stdlib.h>        /* for qsort */
  24. #include "gdebug.h"
  25. #include "strimpl.h"
  26. #include "sfilter.h"
  27. #include "sbwbs.h"
  28.  
  29. /* ------ Common code for streams that buffer a block ------ */
  30.  
  31. private_st_buffered_state();
  32.  
  33. #define ss ((stream_buffered_state *)st)
  34.  
  35. /* Initialize */
  36. private int
  37. s_buffered_no_block_init(stream_state *st)
  38. {    ss->buffer = 0;
  39.     ss->filling = true;
  40.     ss->bpos = 0;
  41.     return 0;
  42. }
  43. private int
  44. s_buffered_block_init(stream_state *st)
  45. {    s_buffered_no_block_init(st);
  46.     ss->buffer = gs_alloc_bytes(st->memory, ss->BlockSize, "buffer");
  47.     if ( ss->buffer == 0 )
  48.         return ERRC;        /****** WRONG ******/
  49.     return 0;
  50. }
  51.  
  52. /* Continue filling the buffer if needed. */
  53. /* Return 0 if the buffer isn't full yet, 1 if it is full or if */
  54. /* we reached the end of input data. */
  55. /* In the latter case, also set filling = false. */
  56. /* Note that this procedure doesn't take pw as an argument. */
  57. private int
  58. s_buffered_process(stream_state *st, stream_cursor_read *pr, bool last)
  59. {    register const byte *p = pr->ptr;
  60.     const byte *rlimit = pr->limit;
  61.     uint count = rlimit - p;
  62.     uint left = ss->bsize - ss->bpos;
  63.     if ( !ss->filling )
  64.         return 1;
  65.     if ( left < count )
  66.         count = left;
  67.     if_debug3('w', "[w]buffering %d bytes to position %d, last = %s\n",
  68.           count, ss->bpos, (last ? "true" : "false"));
  69.     memcpy(ss->buffer + ss->bpos, p + 1, count);
  70.     pr->ptr = p += count;
  71.     ss->bpos += count;
  72.     if ( ss->bpos == ss->bsize || (p == rlimit && last) )
  73.     {    ss->filling = false;
  74.         return 1;
  75.     }
  76.     return 0;
  77. }
  78.  
  79. /* Release */
  80. private void
  81. s_buffered_release(stream_state *st)
  82. {    gs_free_object(st->memory, ss->buffer, "buffer");
  83. }
  84.  
  85. #undef ss
  86.  
  87. /* ------ Common code for Burrows/Wheeler block sorting filters ------ */
  88.  
  89. private_st_BWBS_state();
  90. private void s_BWBS_release(P1(stream_state *));
  91.  
  92. #define ss ((stream_BWBS_state *)st)
  93.  
  94. /* Initialize */
  95. private int
  96. bwbs_init(stream_state *st, uint osize)
  97. {    int code;
  98.     ss->bsize = ss->BlockSize;
  99.     code = s_buffered_block_init(st);
  100.     if ( code != 0 )
  101.         return code;
  102.     ss->offsets = (void *)gs_alloc_bytes(st->memory, osize,
  103.                          "BWBlockSort offsets");
  104.     if ( ss->offsets == 0 )
  105.     {    s_BWBS_release(st);
  106.         return ERRC;        /****** WRONG ******/
  107.     }
  108.     ss->I = -1;        /* haven't read I yet */
  109.     return 0;
  110. }
  111.  
  112. /* Release the filter. */
  113. private void
  114. s_BWBS_release(stream_state *st)
  115. {    gs_free_object(st->memory, ss->offsets, "BWBlockSort offsets");
  116.     s_buffered_release(st);
  117. }
  118.  
  119. /* ------ BWBlockSortEncode ------ */
  120.  
  121. /* Initialize */
  122. private int
  123. s_BWBSE_init(stream_state *st)
  124. {    return bwbs_init(st, ss->BlockSize * sizeof(int));
  125. }
  126.  
  127. /* Compare two rotated strings for sorting. */
  128. private stream_BWBS_state *bwbs_compare_ss;
  129. private int
  130. bwbs_compare_rotations(const void *p1, const void *p2)
  131. {    const byte *buffer = bwbs_compare_ss->buffer;
  132.     const byte *s1 = buffer + *(const int *)p1;
  133.     const byte *s2 = buffer + *(const int *)p2;
  134.     const byte *start1;
  135.     const byte *end;
  136.     int swap;
  137.     if ( *s1 != *s2 )
  138.         return (*s1 < *s2 ? -1 : 1);
  139.     if ( s1 < s2 )
  140.         swap = 1;
  141.     else
  142.     {    const byte *t = s1; s1 = s2; s2 = t;
  143.         swap = -1;
  144.     }
  145.     start1 = s1;
  146.     end = buffer + bwbs_compare_ss->N;
  147.     for ( s1++, s2++; s2 < end; s1++, s2++ )
  148.       if ( *s1 != *s2 )
  149.         return (*s1 < *s2 ? -swap : swap);
  150.     s2 = buffer;
  151.     for ( ; s1 < end; s1++, s2++ )
  152.       if ( *s1 != *s2 )
  153.         return (*s1 < *s2 ? -swap : swap);
  154.     s1 = buffer;
  155.     for ( ; s1 < start1; s1++, s2++ )
  156.       if ( *s1 != *s2 )
  157.         return (*s1 < *s2 ? -swap : swap);
  158.     return 0;
  159. }
  160. /* Sort the strings. */
  161. private void
  162. bwbse_sort(const byte *buffer, uint *indices, int N)
  163. {    offsets_full Cs;
  164. #define C Cs.v
  165.     /* Sort the strings.  We start with a radix sort. */
  166.     uint sum = 0, j, ch;
  167.     memset(C, 0, sizeof(Cs));
  168.     for ( j = 0; j < N; j++ )
  169.         C[buffer[j]]++;
  170.     for ( ch = 0; ch <= 255; ch++ )
  171.     {    sum += C[ch];
  172.         C[ch] = sum - C[ch];
  173.     }
  174.     for ( j = 0; j < N; j++ )
  175.         indices[C[buffer[j]]++] = j;
  176.     /* Now C[ch] = the number of strings that start */
  177.     /* with a character less than or equal to ch. */
  178.     sum = 0;
  179.     /* qsort each bucket produced by the radix sort. */
  180.     for ( ch = 0; ch <= 255; sum = C[ch], ch++ )
  181.         qsort(indices + sum, C[ch] - sum,
  182.               sizeof(*indices),
  183.               bwbs_compare_rotations);
  184. #undef C
  185. }
  186.  
  187. /* Encode a buffer */
  188. private int
  189. s_BWBSE_process(stream_state *st, stream_cursor_read *pr,
  190.   stream_cursor_write *pw, bool last)
  191. {    register byte *q = pw->ptr;
  192.     byte *wlimit = pw->limit;
  193.     uint wcount = wlimit - q;
  194.     uint *indices = ss->offsets;
  195.     if ( ss->filling )
  196.     {    int status, j, N;
  197.         byte *buffer = ss->buffer;
  198.         if ( wcount < sizeof(int) * 2 )
  199.             return 1;
  200.         /* Continue filling the buffer. */
  201.         status = s_buffered_process(st, pr, last);
  202.         if ( !status )
  203.             return 0;
  204.         ss->N = N = ss->bpos;
  205.         /* We reverse the string before encoding it, */
  206.         /* so it will come out of the decoder correctly. */
  207.         for ( j = N / 2 - 1; j >= 0; j-- )
  208.         {    byte *p0 = &buffer[j];
  209.             byte *p1 = &buffer[N - 1 - j];
  210.             byte b = *p0;
  211.             *p0 = *p1;
  212.             *p1 = b;
  213.         }
  214.         /* Save st in a static, because that's the only way */
  215.         /* we can pass it to the comparison procedure (ugh). */
  216.         bwbs_compare_ss = ss;
  217.         /* Sort the strings. */
  218.         bwbse_sort(buffer, indices, N);
  219.         /* Find the unrotated string. */
  220.         for ( j = 0; j < N; j++ )
  221.           if ( indices[j] == 0 )
  222.         {    ss->I = j;
  223.             break;
  224.         }
  225.         for ( j = sizeof(int); --j >= 0; )
  226.             *++q = (byte)(N >> (j * 8));
  227.         for ( j = sizeof(int); --j >= 0; )
  228.             *++q = (byte)(ss->I >> (j * 8));
  229.         ss->bpos = 0;
  230.     }
  231.     /* We're reading out of the buffer, writing the permuted string. */
  232.     while ( q < wlimit && ss->bpos < ss->N )
  233.     {    int i = indices[ss->bpos++];
  234.         *++q = ss->buffer[(i == 0 ? ss->N - 1 : i - 1)];
  235.     }
  236.     if ( ss->bpos == ss->N )
  237.     {    ss->filling = true;
  238.         ss->bpos = 0;
  239.     }
  240.     pw->ptr = q;
  241.     if ( q == wlimit )
  242.         return 1;
  243.     return 0;
  244. }
  245.  
  246. /* Stream template */
  247. const stream_template s_BWBSE_template =
  248. {    &st_BWBS_state, s_BWBSE_init, s_BWBSE_process, sizeof(int) * 2, 1, s_BWBS_release
  249. };
  250.  
  251. /* ------ BWBlockSortDecode ------ */
  252.  
  253. #define SHORT_OFFSETS
  254.  
  255. #ifdef SHORT_OFFSETS
  256.  
  257. /*
  258.  * Letting S[0..N-1] be the data block before depermutation, we need
  259.  * a table P[0..N-1] that maps the index i to O(S[i],i), where O(c,i) is
  260.  * the number of occurrences of c in S before position i.
  261.  * We observe that for a fixed c, O(c,i) is monotonic with i,
  262.  * and falls in the range 0 .. i; consequently, if 0 <= i <= j,
  263.  * 0 <= O(c,j) - O(c,i) <= j - i.  Proceeding from this observation,
  264.  * rather than allocate an entire int to each entry of P,
  265.  * we construct three tables as follows:
  266.  *    P2[k,c] = O(c,k*65536) for k = 0 .. (N-1)/65536;
  267.  *        each entry requires an int.
  268.  *    P1[k,c] = O(c,k*4096) - P2[k/16,c] for k = 0 .. (N-1)/4096;
  269.  *        each entry falls in the range 0 .. 15*4096 and hence
  270.  *        requires 16 bits.
  271.  *    P0[i] = O(S[i],i) - P1[i/4096,S[i]] for i = 0 .. N-1;
  272.  *        each entry falls in the range 0 .. 4095 and hence
  273.  *        requires 12 bits.
  274.  * Since the value we need in the decompression loop is actually
  275.  * P[i] + C[S[i]], where C[c] is the sum of O(0,N) ... O(c-1,N),
  276.  * we add C[c] into P2[k,c] for all k.
  277.  */
  278. /*typedef struct { uint v[256]; } offsets_full;*/    /* in sbwbs.h */
  279. typedef struct { bits16 v[256]; } offsets_4k;
  280. #if arch_sizeof_int > 2
  281. #  define ceil_64k(n) (((n) + 0xffff) >> 16)
  282. #else
  283. #  define ceil_64k(n) 1
  284. #endif
  285. #define ceil_4k(n) (((n) + 0xfff) >> 12)
  286. #define offset_space(bsize)\
  287.   (ceil_64k(bsize) * sizeof(offsets_full) +\
  288.    ceil_4k(bsize) * sizeof(offsets_4k) +\
  289.    ((bsize + 1) >> 1) * 3)
  290.  
  291. #else                /* !SHORT_OFFSETS */
  292.  
  293. #define offset_space(bsize)\
  294.   (bsize * sizeof(int))
  295.  
  296. #endif                /* (!)SHORT_OFFSETS */
  297.  
  298. /* Initialize */
  299. private int
  300. s_BWBSD_init(stream_state *st)
  301. {    uint bsize = ss->BlockSize;
  302.     return bwbs_init(st, offset_space(bsize));
  303. }
  304.  
  305. /* Construct the decoding tables. */
  306.  
  307. #ifdef SHORT_OFFSETS
  308.  
  309. private void
  310. bwbsd_construct_offsets(stream_BWBS_state *sst, offsets_full *po64k,
  311.   offsets_4k *po4k, byte *po1, int N)
  312. {    offsets_full Cs;
  313. #define C Cs.v
  314.     uint i1;
  315.     byte *b = sst->buffer;
  316.     offsets_full *p2 = po64k - 1;
  317.     offsets_4k *p1 = po4k;
  318.     byte *p0 = po1;
  319.     memset(C, 0, sizeof(Cs));
  320.     for ( i1 = 0; i1 < ceil_4k(N); i1++, p1++ )
  321.       {    int j;
  322.         if ( !(i1 & 15) )
  323.           *++p2 = Cs;
  324.         for ( j = 0; j < 256; j++ )
  325.           p1->v[j] = C[j] - p2->v[j];
  326.         j = (N + 1 - (i1 << 12)) >> 1;
  327.         if ( j > 4096/2 )
  328.           j = 4096/2;
  329.         for ( ; j > 0; j--, b += 2, p0 += 3 )
  330.            {    byte b0 = b[0];
  331.             uint d0 = C[b0]++ - (p1->v[b0] + p2->v[b0]);
  332.             byte b1 = b[1];
  333.             uint d1 = C[b1]++ - (p1->v[b1] + p2->v[b1]);
  334.             p0[0] = d0 >> 4;
  335.             p0[1] = (byte)((d0 << 4) + (d1 >> 8));
  336.             p0[2] = (byte)d1;
  337.            }
  338.        }
  339.     /* If the block length is odd, discount the extra byte. */
  340.     if ( N & 1 )
  341.       C[sst->buffer[N]]--;
  342.     /* Compute the cumulative totals in C. */
  343.     {    int sum = 0, ch;
  344.         for ( ch = 0; ch <= 255; ch++ )
  345.         {    sum += C[ch];
  346.             C[ch] = sum - C[ch];
  347.         }
  348.     }
  349.     /* Add the C values back into the 64K table, */
  350.     /* which saves an addition of C[b] in the decoding loop. */
  351.     {    int i2, ch;
  352.         for ( p2 = po64k, i2 = ceil_64k(N); i2 > 0; p2++, i2-- )
  353.           for ( ch = 0; ch < 256; ch++ )
  354.             p2->v[ch] += C[ch];
  355.     }
  356. #undef C
  357. }
  358.  
  359. #else                /* !SHORT_OFFSETS */
  360.  
  361. private void
  362. bwbsd_construct_offsets(stream_BWBS_state *sst, int *po, int N)
  363. {    offsets_full Cs;
  364. #define C Cs.v
  365.     uint i;
  366.     byte *b = sst->buffer;
  367.     int *p = po;
  368.     memset(C, 0, sizeof(Cs));
  369.     for ( i = 0; i < N; i++, p++, b++ )
  370.       *p = C[*b]++;
  371.     /* Compute the cumulative totals in C. */
  372.     {    int sum = 0, ch;
  373.         for ( ch = 0; ch <= 255; ch++ )
  374.         {    sum += C[ch];
  375.             C[ch] = sum - C[ch];
  376.         }
  377.     }
  378.     /* Add the C values back into the offsets. */
  379.     for ( i = 0, b = sst->buffer, p = po; i < N; i++, b++, p++ )
  380.       *p += C[*b];
  381. #undef C
  382. }
  383.  
  384. #endif                /* (!)SHORT_OFFSETS */
  385.  
  386. /* Decode a buffer */
  387. private int
  388. s_BWBSD_process(stream_state *st, stream_cursor_read *pr,
  389.   stream_cursor_write *pw, bool last)
  390. {    register const byte *p = pr->ptr;
  391.     const byte *rlimit = pr->limit;
  392.     uint count = rlimit - p;
  393.     register byte *q = pw->ptr;
  394.     byte *wlimit = pw->limit;
  395. #ifdef SHORT_OFFSETS
  396.     uint BlockSize = ss->BlockSize;
  397.     offsets_full *po64k = ss->offsets;
  398.     offsets_4k *po4k = (offsets_4k *)(po64k + ceil_64k(BlockSize));
  399.     byte *po1 = (byte *)(po4k + ceil_4k(BlockSize));
  400. #else                /* !SHORT_OFFSETS */
  401.     int *po = ss->offsets;
  402. #endif                /* (!)SHORT_OFFSETS */
  403.     if ( ss->I < 0 )
  404.     {    /* Read block parameters */
  405.         int I, N, j;
  406.         if ( count < sizeof(int) * 2 )
  407.             return 0;
  408.         for ( N = 0, j = 0; j < sizeof(int); j++ )
  409.             N = (N << 8) + *++p;
  410.         for ( I = 0, j = 0; j < sizeof(int); j++ )
  411.             I = (I << 8) + *++p;
  412.         ss->N = N;
  413.         ss->I = I;
  414.         if_debug2('w', "[w]N=%d I=%d\n", N, I);
  415.         pr->ptr = p;
  416.         if ( N < 0 || N > ss->BlockSize || I < 0 || I >= N )
  417.             return ERRC;
  418.         if ( N == 0 )
  419.             return EOFC;
  420.         count -= sizeof(int) * 2;
  421.         ss->bpos = 0;
  422.         ss->bsize = N;
  423.     }
  424.     if ( ss->filling )
  425.     {    /* Continue filling the buffer. */
  426.         if ( !s_buffered_process(st, pr, last) )
  427.             return 0;
  428.         /* Construct the inverse sort order. */
  429. #ifdef SHORT_OFFSETS
  430.         bwbsd_construct_offsets(ss, po64k, po4k, po1, ss->bsize);
  431. #else                /* !SHORT_OFFSETS */
  432.         bwbsd_construct_offsets(ss, po, ss->bsize);
  433. #endif                /* (!)SHORT_OFFSETS */
  434.         ss->bpos = 0;
  435.         ss->i = ss->I;
  436.     }
  437.     /* We're reading out of the buffer. */
  438.     while ( q < wlimit && ss->bpos < ss->bsize )
  439.     {    int i = ss->i;
  440.         byte b = ss->buffer[i];
  441. #ifdef SHORT_OFFSETS
  442.         uint d;
  443.         const byte *pd = &po1[(i >> 1) + i];
  444.         *++q = b;
  445.         if ( !(i & 1) )
  446.             d = ((uint)pd[0] << 4) + (pd[1] >> 4);
  447.         else
  448.             d = ((pd[0] & 0xf) << 8) + pd[1];
  449.         ss->i = po64k[i >> 16].v[b] + po4k[i >> 12].v[b] + d;
  450. #else                /* !SHORT_OFFSETS */
  451.         *++q = b;
  452.         ss->i = po[i];
  453. #endif                /* (!)SHORT_OFFSETS */
  454.         ss->bpos++;
  455.     }
  456.     if ( ss->bpos == ss->bsize )
  457.     {    ss->I = -1;
  458.         ss->filling = true;
  459.     }
  460.     pw->ptr = q;
  461.     if ( q == wlimit )
  462.         return 1;
  463.     return 0;
  464. }
  465.  
  466. #undef ss
  467.  
  468. /* Stream template */
  469. const stream_template s_BWBSD_template =
  470. {    &st_BWBS_state, s_BWBSD_init, s_BWBSD_process, 1, sizeof(int) * 2, s_BWBS_release
  471. };
  472.