Понятие и назначение программ работы с архивами

align="justify">     Формат .RAR. был создан как универсальное средство сжатия файлов, содержащих самую различную информацию; он объединяет достоинства и удобства программ обоих классов – архиватора командной строки и полноэкранной оболочки для просмотра архивами и разнообразных операций с ними. В некоторых случаях RAR не может быть заменен ни одним из других архиваторов, а логичный и простой интерфейс делает его удобным средством для работы с архивами и файлами.[1]

     Формат, весьма популярный и в России, и  в мире, особенно среди молодого поколения. У программы WinRAR российский автор - Евгений Рошаль. По потребительским свойствам она объективно превосходит зарубежные аналоги. В международном секторе Интернета этот формат используют профессионалы, а в России он давно является потребительским. Поскольку архиватор WinRAR позволяет работать также с архивами в форматах .ZIP, .ARJ и некоторых других, он в общем-то удовлетворяет большинство потребностей пользователя в средствах сжатия и разуплотнения информации иметь наиболее полный набор программ, поскольку нельзя заранее предсказать, с каким форматом завтра придется иметь дело.[10]

     Дополнительные  возможности программы  RAR:

• разбиение архива на части для переноса на дискеты;
• создание самораспаковывающихся архивных томов;
• создание непрерывных архивов с более высокой степенью сжатия;
• защита информации паролем;
• защита архивов от модификаций;
• восстановление структуры поврежденных архивов;
• добавление комментариев ко всему архиву и к отдельным файлам.

     Практически все современные программы -  архиваторы оснащены экранами помощи, которые вызываются при вводе  в командной строке только одного имени программы или имени с ключом. Помощь может быть краткой – на одном экране или развернутой – на нескольких. Многие архиваторы имеют экраны помощи с примерами составления команд для выполнения различных операций. Информация помощи обычно выводится на английском или другом международном языке.

2. Алгоритмы сжатия данных

     При работе на персональном компьютере довольно часто возникает необходимость  уменьшить размер файла с целью экономии места на диске. Например, требуется перенести файлы с одного компьютера на другой на дискетах. Или нужно переслать большой файл по электронной почте - уменьшив его размер, можно сэкономить и время и деньги. Лучшее решение в таких случаях создать так называемый архивный файл, или, проще говоря, архив. Это единый файл, в который для компактного хранения информации помещены в сжатом виде один или несколько исходных файлов.

     Как известно, подавляющее большинство  современных форматов записи данных содержат их в виде, удобном для быстрого манипулирования, для удобного прочтения пользователями. При этом данные занимают объем больший, чем это действительно требуется для их хранения. Алгоритмы, которые устраняют избыточность записи данных, называются алгоритмами сжатия данных, или алгоритмами архивации. В настоящее время существует огромное множество программ для сжатия данных, основанных на нескольких основных способах.

     Все алгоритмы сжатия данных делятся на:

     1) алгоритмы сжатия без потерь, при использовании которых данные на приемной восстанавливаются без малейших изменений;

     2)алгоритмы  сжатия с потерями, которые удаляют  из потока

     данных  информацию, незначительно влияющую на суть данных, либо вообще невоспринимаемую человеком (такие алгоритмы сейчас разработаны только для аудио- и видео- изображений).

     Алгоритмы, которые устраняют избыточность записи данных, называются алгоритмами сжатия данных, или алгоритмами архивации. В настоящее время существует огромное множество программ для сжатия данных, основанных на нескольких основных способах.

     Существует  два основных метода архивации: 

     Алгоритм  Хаффмана. Алгоритм основан на том факте, что некоторые символы из стандартного 256-символьного набора в произвольном тексте могут встречаться чаще среднего периода повтора, а другие, соответственно, – реже. Следовательно, если для записи распространенных символов использовать короткие последовательности бит, длиной меньше 1 байта, а для записи редких символов – более длинные, то суммарный объем файла уменьшится. Например буквы а, о, е, и – встречаются очень часто в русском тексте, объем каждой буквы равен 1 байт (8 бит), их можно заменить на цифры 0,1,2,3, которые можно разместить в 2-х битах. Т.е. сжатие будет равен 25%, т.е. сжатие в 4 раза. 

     В алгоритме можно выделить три основные этапа.

1. Выявляется частота повторения каждого из встречающихся символов.
2. Чем чаще встречается символ, тем меньшим количеством битов он кодируется.
3. К закодированной последовательности прикладывается таблица соответствия.

     Алгоритм  Лемпеля-Зива. Классический алгоритм Лемпеля-Зива – LZ77, названный так по году своего опубликования. Он формулируется следующим образом: «если в более раннем тексте уже встречалась подобная последовательность байт, то в архивный файл записывается только ссылка на эту последовательность (смещение, длина), а не сам текст». Аналогично сжимается изображение. Большие области одного цвета заменяются на ссылку: (цвет, длина) Графические файлы сжимаются очень хорошо– в 100–200 раз!

     Несмотря  на то, что существует немало различных методов сжатия, есть некоторые принципы и правила, которые являются общими для всех методов сжатия. Их надо знать и правильно использовать.

1. У всякого сжатия есть предел. На первый взгляд этот принцип самоочевиден, но из него вытекает неочевидное следствие: уплотнение ранее уплотненного файла в лучшем случае не дает выигрыша, а в худшем случае может привести и к проигрышу в размере результирующего файла. Поэтому прежде чем уплотнять информацию, неплохо знать, не была ли она до этого уплотнена другими средствами.
2. Для всякого метода сжатия можно подобрать файл, применительно к которому данный метод является наилучшим. Справедливо и обратное: для всякого метода сжатия можно подобрать файл, который в результате сжатия не уменьшится, а наоборот увеличится.

      Отсюда  вывод: все дискуссии о том, что один метод сжатия лучше, чем другой, несостоятельны, поскольку их эффективность зависит от конкретных условий.

3. Из первого и второго принципов вытекает, что наилучшие программы-упаковщики до начала работы должны выполнять предварительный просмотр обрабатываемых файлов и выбирать тот метод упаковки, который в данном случае дает наилучший результат, то есть реализуют принципы искусственного интеллекта.[1]

     Сжатие бывает без потерь (когда возможно восстановление исходных данных без искажений) или с потерями (восстановление возможно с искажениями, несущественными с точки зрения дальнейшего использования восстановленных данных). Сжатие без потерь обычно используется при обработке компьютерных программ и данных, реже — для сокращения объёма звуковой, фото- и видеоинформации. Сжатие с потерями применяется для сокращения объёма звуковой, фото- и видеоинформации, оно значительно эффективнее сжатия без потерь.

     Сжатие  информации в архивных файлах производится за счет устранения избыточности различными способами, например за счет упрощения кодов, исключения из них постоянных битов или представления повторяющихся символов или повторяющейся последовательности символов в виде коэффициента повторения и соответствующих символов. Алгоритмы подобного сжатия информации реализованы в специальных программах-архиваторах  (наиболее известные из которых arj/arjfolder, pkzip/pkunzip/WinZip, rar/winRar применяются определенные. Сжиматься могут как один, так и несколько файлов, которые в сжатом виде помещаются в так называемый архивный файл или архив.

     Целью упаковки файлов обычно являются обеспечение  более компактного размещения информации на диске, сокращение времени и соответственно стоимости передачи информации по каналам связи в компьютерных сетях. Поэтому основным показателем эффективности той или иной программы-архиватора является степень сжатия файлов.

     Коэффициент сжатия характеризует процентное отношение сжатого (архивного) файла по отношению к исходному. Т.е. K_сжатия=(L_aрхив/L_{исхоный} ) 100%

     Однако  удобнее использовать обратное отношение, которое показывает во сколько раз  архивный файл меньше исходного. K_{уменьшения} = L_{исхоный}/ L_aрхив

     Степень сжатия зависит от используемой программы, метода сжатия и типа исходного файла.

     Наиболее  хорошо сжимаются файлы графических  образов, текстовые файлы и файлы  данных, для которых коэффициент  сжатия может достигать 5 - 40%, меньше сжимаются файлы исполняемых программ и загрузочных модулей К_сжатия = 60 - 90%. Почти не сжимаются архивные файлы. Это нетрудно объяснить, если знать, что большинство программ-архиваторов используют для сжатия варианты алгоритма LZ77 (Лемпеля-Зива), суть которого заключается в особом кодировании повторяющихся последовательностей байт. Частота встречаемости таких повторов наиболее высока в текстах и точечной графике и практически сведена к нулю в архивах.

     Кроме того, программы для архивации  все же различаются реализациями алгоритмов сжатия, что соответственно влияет на степень сжатия.

     В некоторые программы-архиваторы дополнительно  включаются средства, направленные на уменьшение коэффициента сжатия К_сжатия. Так в программе WinRAR реализован механизм непрерывного (solid) архивирования, при использовании которого может быть достигнута на 10 - 50% более высокая степень сжатия, чем дают обычные методы, особенно если упаковывается значительное количество небольших файлов однотипного содержания. [6]

     Архивный  файл- это специальным образом организованный файл, содержащий в себе один или несколько файлов в сжатом или несжатом виде и служебную информацию об именах файлов, дате и времени их создания или модификации, размерах и т. п.

     Архивный  файл представляет собой набор из одного или нескольких файлов, помещенных в сжатом виде в единый файл, из которого их можно при необходимости извлечь в первоначальном виде. Архивный файл содержит оглавление, позволяющее узнать, какие файлы содержаться в архиве. В оглавлении архива для каждого, содержащегося в нем файла храниться следующая информация:

• имя файла;
• сведения о каталоге, в котором содержится файл;
• дата и время последней модификации файла;
• размер файла на диске и в архиве;
• код циклического контроля для каждого файла, используемый для проверки целостности архива;

3. Самораспаковывающиеся архивы

      Самораспаковывающийся архив (англ. self-extracting archive, сокращённо «SFX archive») - файл, компьютерная программа, объединяющая в себе архив и исполняемый код для его распаковки. Такие архивы, в отличие от обычных, не требуют отдельной программы для их распаковки (получения исходных файлов, из которых они созданы), если исполняемый код можно выполнить в указанной операционной системе. Это удобно, когда неизвестно, есть ли у пользователя, которому передаётся архив, соответствующая программа распаковки.

      Основной  способ использования самораспаковывающихся архивов - создание программ для установки ПО без использования систем управления пакетами.

      Исполняемый код, присоединённый к архиву, может  представлять собой полноценную программу распаковки.

      Примеры программ, способных  создавать самораспаковывающиеся  архивы:

• 7-Zip. Ненастраиваемые 7z SFX архивы для Microsoft Windows. Существует сторонний настраиваемый модуль - тоже для Windows.
• p7zip. 7zCon.sfx - ненастраиваемый, для указанной пользователем платформы; поддерживает просмотр, автоматическую перезапись файлов, проверку целостности и зашифрованные архивы.
• PKZIP. Только в зарегистрированных версиях, начиная с 2.70.
• RAR и WinRAR. Возможно создание настраиваемых самораспаковывающихся RAR (и ZIP в WinRAR) архивов с русским и английским интерфейсом. Настройка архива производится путем задания комментария. Возможно изменение значка.

      Также такие архивы в своих форматах для соответствующих платформ могут  создавать StuffIt и WinZip.

      Существуют  также программы, которые создают  архивы в виде сценариев оболочки UNIX. Это часто используется для  создания программ установки коммерческого  ПО для UNIX-подобных ОС. Примеры: makeself и  более старая shar.

      Так как программа для одной платформы часто не может выполняться на других, то и распаковка самораспаковывающегося архива, созданного для одной системы, на других может быть затруднена.