CodeLängeDatenStruktur

CodeLängeDatenStruktur (CLDS) bezeichnet eine Datenstruktur, die die Zuordnung von Symbolen zu ihren Code-Längen verwaltet und zugleich Hilfsfunktionen zum Encodieren und Decodieren bereitstellt. Sie findet primär Verwendung in der Entropie- oder Kontextkodierung, wo für jeden Symbol eine Länge des zugehörigen Codes festgelegt wird.

Eine CLDS enthält typischerweise eine Zuordnung Symbol -> Code-Länge, optional weitere Informationen wie Symbolhäufigkeiten oder bereits generierte Codes. Implementierungen nutzen Arrays, Hash-Maps oder kompakte Bitfelder, um Speicherbedarf und Zugriffsgeschwindigkeit zu optimieren. Zu den zentralen Operationen zählen: Laenge(symbol) abrufen, Laenge(symbol) setzen, Code(symbol) abrufen (falls Codes direkt gespeichert werden), sowie das Generieren oder Aktualisieren kanonischer Codes aus den Code-Längen.

Beim Aufbau aus einer Häufigkeitsverteilung werden die Code-Längen durch Entropiecodierverfahren wie Huffman ermittelt. Anschließend kann aus den Längen eine kanonische Codestruktur abgeleitet werden, die Encoding- und Decoding-Schnelligkeit verbessert. Die Komplexität hängt von der Symbolanzahl und der Implementierung ab; typischerweise erfolgt der Aufbau in O(n log n) und der Zugriff auf einzelne Codes in konstanter Zeit.

Typische Anwendungsbereiche sind Kompressionsbibliotheken, Dateiformate und Streaming-Systeme, die effiziente Codetabellen benötigen. CLDS unterstützt statische Tabellen ebenso wie adaptive Varianten, die Code-Längen dynamisch an veränderte Symbolverteilungen anpassen. In der Praxis korreliert die Wahl der CLDS eng mit verwandten Konzepten wie Huffman-Codierung, canonischen Codes und Bitpufferung.