8. 허프만 부호화: 데이터 압축의 마법

8. 허프만 부호화: 데이터 압축의 마법

전산학과 정보 이론에서 허프만 부호화는 데이터 압축에 사용되는 무손실 압축의 한 종류입니다. 엔트로피 부호화의 한 형태로, 데이터 문자의 등장 빈도에 따라 다른 길이의 코드를 할당하여 데이터를 압축합니다. 즉, 자주 나타나는 문자에는 짧은 코드를, 드물게 나타나는 문자에는 긴 코드를 할당하여 전체 데이터의 크기를 줄이는 원리입니다.

허프만 부호화의 핵심은 가변 길이 부호화를 사용한다는 것입니다. 고정 길이 부호화는 모든 문자에 동일한 길이의 코드를 할당하지만, 가변 길이 부호화는 문자의 빈도에 따라 코드 길이가 달라집니다. 예를 들어, 영어 문장에서 “e”는 “z”보다 훨씬 자주 나타납니다. 허프만 부호화에서는 “e”에 짧은 코드를, “z”에 긴 코드를 할당하여 전체 데이터 크기를 줄일 수 있습니다.

허프만 부호화는 최적의 가변 길이 부호화 방식 중 하나로 알려져 있습니다. 즉, 주어진 데이터 집합에 대해 가장 효율적인 코드를 생성할 수 있습니다. 허프만 부호화는 파일 압축 프로그램이나 통신 시스템에서 널리 사용되어 데이터를 효율적으로 전송하고 저장하는 데 기여하고 있습니다.

허프만 부호화의 과정은 다음과 같습니다.

1. 빈도 계산: 데이터 집합에서 각 문자의 등장 빈도를 계산합니다.
2. 트리 생성: 빈도를 기반으로 허프만 트리를 생성합니다. 허프만 트리는 각 노드가 문자를 나타내고, 노드의 높이가 코드 길이를 나타내는 특수한 이진 트리입니다.
3. 코드 할당:허프만 트리를 이용하여 각 문자에 고유한 코드를 할당합니다.

허프만 부호화는 데이터 압축의 효율성을 높이는 핵심 기술 중 하나입니다. 파일 크기를 줄여 저장 공간을 절약하고 전송 속도를 높이는 데 기여합니다.