ZSTD，Zstandard 的简称，是一种快速高效的无损压缩算法和文件格式，由 Facebook 的 Yann Collet 开发。它旨在提供高压缩比，同时保持快速的压缩和解压缩速度，使其适用于实时压缩场景和大数据集的压缩。
ZSTD 格式基于快速熵阶段和强大的无损压缩阶段的组合。熵阶段使用有限状态熵 (FSE) 和霍夫曼编码，而无损压缩阶段采用称为 Zstandard 字典压缩 (ZDIC) 的 LZ77 算法变体。
ZSTD 的一个关键特性是它能够在压缩期间创建和利用字典。字典是一组预共享的数据，压缩器和解压缩器都使用它来提高压缩比。ZSTD 支持两种类型的字典：内容定义的字典和用户提供的字典。
内容定义的字典由 ZSTD 压缩器根据输入数据自动生成。压缩器分析数据以识别重复模式并构建表示这些模式的字典。然后在压缩期间使用字典将重复模式替换为对字典的引用，从而获得更高的压缩比。
另一方面，用户提供的字典由用户创建，可以在多个压缩文件之间共享。当压缩相似或相关数据时，这些字典非常有用，因为它们允许压缩器利用数据模式的现有知识。用户提供的字典可以显着提高压缩比，特别是对于小文件或具有常见数据结构的文件。
ZSTD 支持多个压缩级别，范围从 1 到 22，更高的级别以较慢的压缩速度提供更好的压缩比。默认压缩级别为 3，在压缩比和速度之间提供了良好的平衡。ZSTD 还包括一个称为“ultra”的特殊压缩级别，它提供了最高的压缩比，但压缩时间也大幅增加。
ZSTD 格式由一个头和一个或多个压缩帧组成。头包含有关压缩数据的元数据，例如字典 ID、窗口大小和帧计数。每个压缩帧都是独立的，可以单独解压缩，从而实现并行解压缩和对压缩数据的随机访问。
ZSTD 中的压缩帧使用文字块和序列块的组合。文字块包含原始的未压缩数据，而序列块包含对字典或先前看到数据的引用。序列块使用 FSE 或霍夫曼编码进行编码，以最小化引用的大小。
ZSTD 采用多种技术来提高压缩效率和速度。其中一种技术是使用哈希表在字典或先前看到的数据中快速找到匹配的序列。哈希表在压缩器处理输入数据时不断更新，从而可以有效查找潜在匹配项。
ZSTD 使用的另一种优化技术是惰性匹配策略。压缩器不会立即对匹配进行编码，而是继续搜索更长 的匹配。如果找到更长的匹配，压缩器可以选择对更长的匹配进行编码，从而获得更好的压缩比。
ZSTD 还包括一种称为“长距离匹配”(LDM) 的快速模式，它允许检测长距离匹配。LDM 使用辅助哈希表来存储在输入数据中相距较远的匹配项。通过考虑这些长距离匹配，ZSTD 可以提高某些类型数据的压缩比，例如高度重复或周期性数据。
除了其压缩功能外，ZSTD 还通过使用校验和提供错误检测和纠正。每个压缩帧都包含未压缩数据的校验和，允许解压缩器在解压缩期间验证数据的完整性。如果检测到错误，ZSTD 可以尝试通过丢弃损坏的帧并继续下一个帧来从中恢复。
ZSTD 因其出色的性能和灵活性而被广泛采用。它用于各种应用程序，包括数据存储系统、数据库引擎、备份解决方案和数据传输协议。许多流行的文件格式，例如 Zstandard Archive (ZSTD)、Zstandard Seekable Format (ZST) 和 Zstandard Dictionary Format (ZDICT)，都基于 ZSTD 压缩。
ZSTD 的一个优点是它与广泛的平台和编程语言兼容。ZSTD 的参考实现是用 C 编写的，并且具有高度可移植性，允许它在各种操作系统和架构上使用。此外，还有许多针对不同编程语言的 ZSTD 绑定和端口，使得将 ZSTD 压缩集成到现有应用程序中变得容易。
ZSTD 还提供了一个命令行界面 (CLI) 工具，允许用户使用 ZSTD 压缩和解压缩文件。CLI 工具支持各种选项和参数，例如设置压缩级别、指定字典和调整内存使用。CLI 工具对于在批处理或脚本环境中压缩和解压缩文件特别有用。
总之，ZSTD 是一种高效且通用的压缩算法和文件格式，提供快速的压缩和解压缩速度、高压缩比以及利用字典以提高性能的能力。其速度和压缩效率的结合使其适用于广泛的应用程序，从实时压缩到大数据集的压缩。凭借其广泛 的功能集、平台兼容性和不断增长的采用率，ZSTD 已成为各个领域数据压缩的热门选择。
文件压缩是一种减少数据文件大小，以便有效存储或传输的过程。它通过识别并消除冗余数据使用各种算法来压缩数据，这通常能大幅减少数据的大小，同时又不会失去原始信息。
文件压缩主要分为两种类型：无损和有损。无损压缩允许从压缩数据完美地重构原始数据，这对于每一位数据都很重要的文件（如文本或数据库文件）非常理想。常见的例子包括 ZIP 和 RAR 文件格式。另一方面，有损压缩通过消除不太重要的数据来更大幅度地减少文件大小，经常用于音频、视频和图像文件。JPEG 和 MP3 是某些数据损失不会大幅降低内容感知质量的例子。
文件压缩的好处多种多样。它节省设备和服务器的存储空间，降低成本并提高效率。它还加速了在网络上（包括互联网）的文件传输时间，对大文件尤其有价值。此外，压缩文件可以被组织在一个归档文件中，有助于组织和轻松传输多个文件。
然而，文件压缩确实有一些缺点。压缩和解压过程需要计算资源，可能会拖慢系统性能，尤其是对于大文件。此外，在有损压缩的情况下，一些原始数据在压缩过程中会丢失，结果的质量可能不适合所有的应用，特别是对高质量有要求的专业应用。
文件压缩是当今数字世界中的关键工具。它提高了效率，节省了存储空间，并减少了下载和上传时间。尽管如此，它在系统性能和质量降低的风险方面确实存在一些缺点。因此，明智的对待这些因素来选择特定数据需求的正确压缩技术是至关重要的。
文件压缩是一种减小文件或文件集大小的过程，通常用于节省存储空间或加速网络传输。
文件压缩通过识别和删除数据中的冗余来工作。它使用算法在更小的空间中编码原始数据。
文件压缩的两种主要类型是无损压缩和有损压缩。无损压缩允许完美恢复原始文件，而有损压缩则以损失部分数据质量为代价，实现更大的大小减小。
文件压缩工具的一个流行例子是WinZip，它支持包括ZIP和RAR在内的多种压缩格式。
对于无损压缩，质量保持不变。然而，对于有损压缩，由于它消除了较不重要的数据以更大程度地减小文件大小，因此可能会有明显的质量下降。
是的，就数据完整性而言，文件压缩是安全的，尤其是无损压缩。然而，像任何文件一样，压缩的文件可能会被恶意软件或病毒攻击，因此总是必要的有安装可靠的安全软件。
几乎所有类型的文件都可以被压缩，包括文本文件、图像、音频、视频和软件文件。然而，可达到的压缩水平可以在文件类型之间大大变化。
ZIP文件是一种使用无损压缩来减小一个或多个文件大小的文件格式。ZIP文件中的多个文件有效地被捆绑在一起成为一个单一的文件，这也使得分享变得更容易。
技术上，是的，尽管额外的减小大小可能是微不足道的甚至适得其反。压缩一个已经压缩的文件有时可能会增加它的大小，由于压缩算法添加的元数据。
要解压文件，你通常需要一个解压或解压缩工具，如WinZip或7-Zip。这些工具可以从压缩格式提取原始文件。