cpc/compression_data.go

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package cpc

import "fmt"

// -----------------------------------------------------------------------------
// Compression Data: Huffman/Decoding Tables and Permutations
// -----------------------------------------------------------------------------

// makeInversePermutation returns the inverse of the given permutation.
// It assumes that encodePermutation is a slice of bytes representing a permutation.
func makeInversePermutation(encodePermutation []byte) ([]byte, error) {
	length := len(encodePermutation)
	inverse := make([]byte, length)

	for i, v := range encodePermutation {
		inverse[v] = byte(i)
	}

	// Verify correctness: for each index, the inverse permutation should undo the mapping.
	for i := 0; i < length; i++ {
		if encodePermutation[inverse[i]] != byte(i) {
			return nil, fmt.Errorf("makeInversePermutation: check failed at index %d", i)
		}
	}
	return inverse, nil
}

// makeDecodingTable builds a decoding table (size 4096) from an encoding table.
// The encoding table maps unsigned bytes to codewords (up to 12 bits in length).
// numByteValues is typically 256, but may be different (e.g. 65).
func makeDecodingTable(encodingTable []uint16, numByteValues int) []uint16 {
	decodingTable := make([]uint16, 4096)

	for byteValue := 0; byteValue < numByteValues; byteValue++ {
		encodingEntry := int(encodingTable[byteValue]) & 0xFFFF
		codeValue := encodingEntry & 0xfff
		codeLength := encodingEntry >> 12
		decodingEntry := (codeLength << 8) | byteValue
		garbageLength := 12 - codeLength
		numCopies := 1 << garbageLength

		for garbageBits := 0; garbageBits < numCopies; garbageBits++ {
			extendedCodeValue := codeValue | (garbageBits << codeLength)
			decodingTable[extendedCodeValue&0xfff] = uint16(decodingEntry)
		}
	}
	return decodingTable
}

// validateDecodingTable checks that each entry in the decoding table correctly
// inverts the encoding table.
func validateDecodingTable(decodingTable, encodingTable []uint16) error {
	for decodeThis := 0; decodeThis < 4096; decodeThis++ {
		tmpD := int(decodingTable[decodeThis]) & 0xFFFF
		decodedByte := tmpD & 0xff
		decodedLength := tmpD >> 8

		tmpE := int(encodingTable[decodedByte]) & 0xFFFF
		encodedBitPattern := tmpE & 0xfff
		encodedLength := tmpE >> 12

		if decodedLength != encodedLength {
			return fmt.Errorf("validateDecodingTable: decoded length %d != encoded length %d at decodeThis=%d", decodedLength, encodedLength, decodeThis)
		}
		if encodedBitPattern != (decodeThis & ((1 << decodedLength) - 1)) {
			return fmt.Errorf("validateDecodingTable: encoded bitpattern mismatch at decodeThis=%d", decodeThis)
		}
	}
	return nil
}

// -----------------------------------------------------------------------------
// Global Variables (must be populated with actual data)
// -----------------------------------------------------------------------------

// lengthLimitedUnaryEncodingTable65 holds the encoding table for unary codes (size 65).
var lengthLimitedUnaryEncodingTable65 = []uint16{
	0x1000, // ( 1,    0)   0
	0x2001, // ( 2,    1)   1
	0x3003, // ( 3,    3)   2
	0x4007, // ( 4,    7)   3
	0x500f, // ( 5,   15)   4
	0x701f, // ( 7,   31)   5
	0x805f, // ( 8,   95)   6
	0x80df, // ( 8,  223)   7
	0xa03f, // (10,   63)   8
	0xa23f, // (10,  575)   9
	0xb13f, // (11,  319)  10
	0xc53f, // (12, 1343)  11
	0xcd3f, // (12, 3391)  12
	0xc33f, // (12,  831)  13
	0xcb3f, // (12, 2879)  14
	0xc73f, // (12, 1855)  15
	0xcf3f, // (12, 3903)  16
	0xc0bf, // (12,  191)  17
	0xc8bf, // (12, 2239)  18
	0xc4bf, // (12, 1215)  19
	0xccbf, // (12, 3263)  20
	0xc2bf, // (12,  703)  21
	0xcabf, // (12, 2751)  22
	0xc6bf, // (12, 1727)  23
	0xcebf, // (12, 3775)  24
	0xc1bf, // (12,  447)  25
	0xc9bf, // (12, 2495)  26
	0xc5bf, // (12, 1471)  27
	0xcdbf, // (12, 3519)  28
	0xc3bf, // (12,  959)  29
	0xcbbf, // (12, 3007)  30
	0xc7bf, // (12, 1983)  31
	0xcfbf, // (12, 4031)  32
	0xc07f, // (12,  127)  33
	0xc87f, // (12, 2175)  34
	0xc47f, // (12, 1151)  35
	0xcc7f, // (12, 3199)  36
	0xc27f, // (12,  639)  37
	0xca7f, // (12, 2687)  38
	0xc67f, // (12, 1663)  39
	0xce7f, // (12, 3711)  40
	0xc17f, // (12,  383)  41
	0xc97f, // (12, 2431)  42
	0xc57f, // (12, 1407)  43
	0xcd7f, // (12, 3455)  44
	0xc37f, // (12,  895)  45
	0xcb7f, // (12, 2943)  46
	0xc77f, // (12, 1919)  47
	0xcf7f, // (12, 3967)  48
	0xc0ff, // (12,  255)  49
	0xc8ff, // (12, 2303)  50
	0xc4ff, // (12, 1279)  51
	0xccff, // (12, 3327)  52
	0xc2ff, // (12,  767)  53
	0xcaff, // (12, 2815)  54
	0xc6ff, // (12, 1791)  55
	0xceff, // (12, 3839)  56
	0xc1ff, // (12,  511)  57
	0xc9ff, // (12, 2559)  58
	0xc5ff, // (12, 1535)  59
	0xcdff, // (12, 3583)  60
	0xc3ff, // (12, 1023)  61
	0xcbff, // (12, 3071)  62
	0xc7ff, // (12, 2047)  63
	0xcfff, // (12, 4095)  64
}

// lengthLimitedUnaryDecodingTable65 will be built from the above encoding table.
var lengthLimitedUnaryDecodingTable65 []uint16

// There are 22 encoding tables for high-entropy bytes: 16 steady-state and 6 transitional.
var encodingTablesForHighEntropyByte = [][]uint16{
	//table, // (4 bits,  12 bits) symbol
	//entry, // (length, codeword) [byte]
	{
		0x9017, // ( 9,   23)   0
		0x5009, // ( 5,    9)   1
		0x7033, // ( 7,   51)   2
		0x3002, // ( 3,    2)   3
		0x9117, // ( 9,  279)   4
		0x5019, // ( 5,   25)   5
		0x7073, // ( 7,  115)   6
		0x2000, // ( 2,    0)   7
		0xa177, // (10,  375)   8
		0x601d, // ( 6,   29)   9
		0x803b, // ( 8,   59)  10
		0x4001, // ( 4,    1)  11
		0xa377, // (10,  887)  12
		0x5005, // ( 5,    5)  13
		0x80bb, // ( 8,  187)  14
		0x3006, // ( 3,    6)  15
		0xb0cf, // (11,  207)  16
		0x700b, // ( 7,   11)  17
		0xa0f7, // (10,  247)  18
		0x5015, // ( 5,   21)  19
		0xb4cf, // (11, 1231)  20
		0x704b, // ( 7,   75)  21
		0x9097, // ( 9,  151)  22
		0x500d, // ( 5,   13)  23
		0xc4af, // (12, 1199)  24
		0x807b, // ( 8,  123)  25
		0xa2f7, // (10,  759)  26
		0x603d, // ( 6,   61)  27
		0xccaf, // (12, 3247)  28
		0x80fb, // ( 8,  251)  29
		0xa1f7, // (10,  503)  30
		0x6003, // ( 6,    3)  31
		0xc2af, // (12,  687)  32
		0x8007, // ( 8,    7)  33
		0xb2cf, // (11,  719)  34
		0x6023, // ( 6,   35)  35
		0xcaaf, // (12, 2735)  36
		0x8087, // ( 8,  135)  37
		0xa3f7, // (10, 1015)  38
		0x6013, // ( 6,   19)  39
		0xc6af, // (12, 1711)  40
		0x9197, // ( 9,  407)  41
		0xceaf, // (12, 3759)  42
		0x702b, // ( 7,   43)  43
		0xc1af, // (12,  431)  44
		0x9057, // ( 9,   87)  45
		0xb6cf, // (11, 1743)  46
		0x706b, // ( 7,  107)  47
		0xc9af, // (12, 2479)  48
		0xa00f, // (10,   15)  49
		0xc5af, // (12, 1455)  50
		0x8047, // ( 8,   71)  51
		0xcdaf, // (12, 3503)  52
		0xa20f, // (10,  527)  53
		0xc3af, // (12,  943)  54
		0x80c7, // ( 8,  199)  55
		0xcbaf, // (12, 2991)  56
		0xb1cf, // (11,  463)  57
		0xc7af, // (12, 1967)  58
		0x9157, // ( 9,  343)  59
		0xcfaf, // (12, 4015)  60
		0xb5cf, // (11, 1487)  61
		0xc06f, // (12,  111)  62
		0x90d7, // ( 9,  215)  63
		0xc86f, // (12, 2159)  64
		0x91d7, // ( 9,  471)  65
		0xc46f, // (12, 1135)  66
		0x701b, // ( 7,   27)  67
		0xcc6f, // (12, 3183)  68
		0x9037, // ( 9,   55)  69
		0xb3cf, // (11,  975)  70
		0x705b, // ( 7,   91)  71
		0xc26f, // (12,  623)  72
		0xa10f, // (10,  271)  73
		0xca6f, // (12, 2671)  74
		0x8027, // ( 8,   39)  75
		0xc66f, // (12, 1647)  76
		0xa30f, // (10,  783)  77
		0xce6f, // (12, 3695)  78
		0x80a7, // ( 8,  167)  79
		0xc16f, // (12,  367)  80
		0xb7cf, // (11, 1999)  81
		0xc96f, // (12, 2415)  82
		0x9137, // ( 9,  311)  83
		0xc56f, // (12, 1391)  84
		0xb02f, // (11,   47)  85
		0xcd6f, // (12, 3439)  86
		0x90b7, // ( 9,  183)  87
		0xc36f, // (12,  879)  88
		0xcb6f, // (12, 2927)  89
		0xc76f, // (12, 1903)  90
		0xa08f, // (10,  143)  91
		0xcf6f, // (12, 3951)  92
		0xc0ef, // (12,  239)  93
		0xc8ef, // (12, 2287)  94
		0xa28f, // (10,  655)  95
		0xc4ef, // (12, 1263)  96
		0xccef, // (12, 3311)  97
		0xc2ef, // (12,  751)  98
		0xa18f, // (10,  399)  99
		0xcaef, // (12, 2799) 100
		0xc6ef, // (12, 1775) 101
		0xceef, // (12, 3823) 102
		0xa38f, // (10,  911) 103
		0xc1ef, // (12,  495) 104
		0xc9ef, // (12, 2543) 105
		0xc5ef, // (12, 1519) 106
		0xb42f, // (11, 1071) 107
		0xcdef, // (12, 3567) 108
		0xc3ef, // (12, 1007) 109
		0xcbef, // (12, 3055) 110
		0xb22f, // (11,  559) 111
		0xc7ef, // (12, 2031) 112
		0xcfef, // (12, 4079) 113
		0xc01f, // (12,   31) 114
		0xc81f, // (12, 2079) 115
		0xc41f, // (12, 1055) 116
		0xcc1f, // (12, 3103) 117
		0xc21f, // (12,  543) 118
		0xca1f, // (12, 2591) 119
		0xc61f, // (12, 1567) 120
		0xce1f, // (12, 3615) 121
		0xc11f, // (12,  287) 122
		0xc91f, // (12, 2335) 123
		0xc51f, // (12, 1311) 124
		0xcd1f, // (12, 3359) 125
		0xc31f, // (12,  799) 126
		0xcb1f, // (12, 2847) 127
		0xc71f, // (12, 1823) 128
		0xa04f, // (10,   79) 129
		0xcf1f, // (12, 3871) 130
		0x8067, // ( 8,  103) 131
		0xc09f, // (12,  159) 132
		0xa24f, // (10,  591) 133
		0xc89f, // (12, 2207) 134
		0x80e7, // ( 8,  231) 135
		0xc49f, // (12, 1183) 136
		0xb62f, // (11, 1583) 137
		0xcc9f, // (12, 3231) 138
		0x91b7, // ( 9,  439) 139
		0xc29f, // (12,  671) 140
		0xb12f, // (11,  303) 141
		0xca9f, // (12, 2719) 142
		0x9077, // ( 9,  119) 143
		0xc69f, // (12, 1695) 144
		0xce9f, // (12, 3743) 145
		0xc19f, // (12,  415) 146
		0xa14f, // (10,  335) 147
		0xc99f, // (12, 2463) 148
		0xc59f, // (12, 1439) 149
		0xcd9f, // (12, 3487) 150
		0xa34f, // (10,  847) 151
		0xc39f, // (12,  927) 152
		0xcb9f, // (12, 2975) 153
		0xc79f, // (12, 1951) 154
		0xb52f, // (11, 1327) 155
		0xcf9f, // (12, 3999) 156
		0xc05f, // (12,   95) 157
		0xc85f, // (12, 2143) 158
		0xb32f, // (11,  815) 159
		0xc45f, // (12, 1119) 160
		0xcc5f, // (12, 3167) 161
		0xc25f, // (12,  607) 162
		0xb72f, // (11, 1839) 163
		0xca5f, // (12, 2655) 164
		0xc65f, // (12, 1631) 165
		0xce5f, // (12, 3679) 166
		0xb0af, // (11,  175) 167
		0xc15f, // (12,  351) 168
		0xc95f, // (12, 2399) 169
		0xc55f, // (12, 1375) 170
		0xcd5f, // (12, 3423) 171
		0xc35f, // (12,  863) 172
		0xcb5f, // (12, 2911) 173
		0xc75f, // (12, 1887) 174
		0xcf5f, // (12, 3935) 175
		0xc0df, // (12,  223) 176
		0xc8df, // (12, 2271) 177
		0xc4df, // (12, 1247) 178
		0xccdf, // (12, 3295) 179
		0xc2df, // (12,  735) 180
		0xcadf, // (12, 2783) 181
		0xc6df, // (12, 1759) 182
		0xcedf, // (12, 3807) 183
		0xc1df, // (12,  479) 184
		0xc9df, // (12, 2527) 185
		0xc5df, // (12, 1503) 186
		0xcddf, // (12, 3551) 187
		0xc3df, // (12,  991) 188
		0xcbdf, // (12, 3039) 189
		0xc7df, // (12, 2015) 190
		0xcfdf, // (12, 4063) 191
		0xc03f, // (12,   63) 192
		0xc83f, // (12, 2111) 193
		0xc43f, // (12, 1087) 194
		0xcc3f, // (12, 3135) 195
		0xc23f, // (12,  575) 196
		0xca3f, // (12, 2623) 197
		0xc63f, // (12, 1599) 198
		0xce3f, // (12, 3647) 199
		0xc13f, // (12,  319) 200
		0xc93f, // (12, 2367) 201
		0xc53f, // (12, 1343) 202
		0xcd3f, // (12, 3391) 203
		0xc33f, // (12,  831) 204
		0xcb3f, // (12, 2879) 205
		0xc73f, // (12, 1855) 206
		0xcf3f, // (12, 3903) 207
		0xc0bf, // (12,  191) 208
		0xc8bf, // (12, 2239) 209
		0xc4bf, // (12, 1215) 210
		0xccbf, // (12, 3263) 211
		0xc2bf, // (12,  703) 212
		0xcabf, // (12, 2751) 213
		0xc6bf, // (12, 1727) 214
		0xcebf, // (12, 3775) 215
		0xc1bf, // (12,  447) 216
		0xc9bf, // (12, 2495) 217
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	// (table 3 of 22) (steady 3 of 16) (phase = 0.218750000 = 7.0 / 32.0)
	// entropy:    4.4457680500675866853
	// avg_length: 4.5181192844586535173; max_length = 12; num_symbols = 256
	{
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		//entry, // (length, codeword) [byte]
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	{
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	// (table 7 of 22) (steady 7 of 16) (phase = 0.468750000 = 15.0 / 32.0)
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	// Six Encoding Tables for the Midrange.

	// (table 16 of 22) (midrange 0 of 6) (c/k = 0.500000000 = 3.0 / 6.0)
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	// (table 17 of 22) (midrange 1 of 6) (c/k = 0.833333333 = 5.0 / 6.0)
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	},
}
var decodingTablesForHighEntropyByte = make([][]uint16, 22)

// Column permutations: 16 for decoding.
var columnPermutationsForEncoding = [][]byte{
	// for phase = 1 / 32
	{0, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21,
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	// for phase = 3 / 32
	{0, 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 16, 17, 18, 19, 20, 21,
		22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 36, 37, 38, 39, 40,
		41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 35, 15, 4},
	// for phase = 5 / 32
	{0, 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 17, 18, 19, 20, 21,
		22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 38, 39, 40,
		41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 37, 16, 5},
	// for phase = 7 / 32
	{0, 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 19, 20, 21,
		22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 40,
		41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 39, 17, 5},
	// for phase = 9 / 32
	{0, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 19, 20, 21,
		22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39,
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	// for phase = 11 / 32
	{0, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 20, 21,
		22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39,
		40, 41, 42, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 43, 19, 6},
	// for phase = 13 / 32
	{1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 21, 22,
		23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40,
		41, 42, 43, 44, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 45, 20, 7, 0},
	// for phase = 15 / 32
	{1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 22,
		23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40,
		41, 42, 43, 44, 45, 46, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 47, 21, 7, 0},
	// for phase = 17 / 32
	{1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21,
		23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40,
		41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 51, 52, 53, 54, 55, 50, 22, 8, 0},
	// for phase = 19 / 32
	{0, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21,
		22, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40,
		41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 53, 54, 55, 52, 23, 9, 1},
	// for phase = 21 / 32
	{0, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21,
		22, 23, 24, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40,
		41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 25, 9, 1},
	// for phase = 23 / 32
	{0, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21,
		22, 23, 24, 25, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40,
		41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 26, 10, 1},
	// for phase = 25 / 32
	{0, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21,
		22, 23, 24, 25, 26, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40,
		41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 27, 11, 2},
	// for phase = 27 / 32
	{0, 1, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21,
		22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40,
		41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 29, 11, 2},
	// for phase = 29 / 32
	{0, 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21,
		22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40,
		41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 30, 12, 3},
	// for phase = 31 / 32
	{0, 1, 2, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21,
		22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40,
		41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 32, 13, 3},
}
var columnPermutationsForDecoding = make([][]byte, 16)

// -----------------------------------------------------------------------------
// Initialization: Build Decoding Tables and Permutations at Startup
// -----------------------------------------------------------------------------

func makeTheDecodingTables() {
	// Build the unary decoding table for the 65-entry table.
	lengthLimitedUnaryDecodingTable65 = makeDecodingTable(lengthLimitedUnaryEncodingTable65, 65)
	validateDecodingTable(lengthLimitedUnaryDecodingTable65, lengthLimitedUnaryEncodingTable65)

	// For each of the 22 high-entropy tables, build the corresponding decoding table.
	for i := 0; i < (16 + 6); i++ {
		decodingTablesForHighEntropyByte[i] = makeDecodingTable(encodingTablesForHighEntropyByte[i], 256)
		validateDecodingTable(decodingTablesForHighEntropyByte[i], encodingTablesForHighEntropyByte[i])
	}

	// Build the column permutations for decoding by inverting the encoding permutations.
	for i := 0; i < 16; i++ {
		columnPermutationsForDecoding[i], _ = makeInversePermutation(columnPermutationsForEncoding[i])
	}
}

// Call makeTheDecodingTables() in an init() function so it runs at package startup.
func init() {
	makeTheDecodingTables()
}