Java Encoder Decoder

Simples programa que dispõe de vários métodos de codificação e decodificação, além de rotinas para o tratamento de erro usando Hamming e CRC.

O programa é capaz de manipular um arquivo e operar nas seguintes funcionalidades:
Codificação: Arquivo.txt -> Arquivo.enc
Decodificação: Arquivo.enc -> Arquivo.dec
Tratamento de erro: Arquivo.enc -> Arquivo.enc.ecc -> Arquivo.enc

Implementando um enconder

A interface Encoder possui dois contratos responsáveis pela codificação e decodificação de uma entrada de dados.

Tanto o método de codificação quanto o de decodificação recebem dois argumentos, sendo o primeiro a stream de dados do arquivo original e o segundo a stream de saída do arquivo processado.

public interface Encoder {
    public void encode(InputStream reader, OutputStream writer) throws IOException;   
    public void decode(InputStream reader, OutputStream writer) throws IOException;
}

Leitura e escrita bit-a-bit

Para facilitar a leitura e geração dos codewords são disponibilizadas duas classes para a manipulação de streams de dados a nivel de bit.

A classe InputBitStream permite a leitura de uma quantidade específica de bits, facilitando o parsing do arquivo codificado.

// Decodificacao unaria
InputBitStream bstream = new InputBitStream(reader);
while(bstream.hasNext()) {
    int symbol = (int) bstream.countWhile(false);
    if (!bstream.isNextBitSet()) break;
    bstream.nextBit(); // Stop bit
    writer.write(symbol);
}

A classe OutputBitStream permite a escrita de uma quantidade específica de bits, facilitando a escrita dos codewords gerados pelo algoritmo de compressão. OBS.: Internamente, a classe usa um buffer do tamanho de um byte que é escrito no output assim que estiver cheio, por isso é recomendável chamar o método flush ao final do processamento para garantir assim, a escrita dos bits remanescentes no buffer.

// Codificacao unaria
OutputBitStream bstream = new OutputBitStream(writer);
int symbol = reader.read();
while (symbol != -1) {
    bstream.writeBits(false, symbol);
    bstream.writeBit(true); // Stop bit
    symbol = reader.read();
}
bstream.flush(); // Esvazia o buffer

Codificações suportadas

As seguintes codificações foram implementadas e estão disponíveis no programa:

• Delta
• Elias-Gamma
• Fibonacci
• Golomb
• Unária

Tratamento de erros

O programa possui a função de gerar um arquivo .ecc para o tratamento de erros. Esse arquivo e codificado utilizando Hamming permitindo corrigir automaticamente os bits inconsistentes durante a decodificação.

Só é possível gerar arquivos de tratamento de erros para arquivos que foram codificados pelo programa (.enc), uma vez que o cabeçalho do arquivo codificado é preservado no arquivo de tratamento de erros. Esse cabeçalho é processado por uma divisão polinomial CRC que gera um byte de verificação, o qual é concatenado logo após o cabeçalho.

Log de inconsistências

Qualquer inconsistência detectada durante o processo de tratamento de erros será registrado em um arquivo de log armazenado na pasta do executável.