ZSTD，Zstandard 的簡稱，是一種快速且高效的無損壓縮演算法和檔案格式，由 Facebook 的 Yann Collet 開發。它旨在提供高壓縮比，同時保持快速的壓縮和解壓縮速度，使其適用於即時壓縮場景和大型資料集的壓縮。
ZSTD 格式基於快速熵階段和強大的無損壓縮階段的組合。熵階段使用有限狀態熵 (FSE) 和 Huffman 編碼，而無損壓縮階段採用稱為 Zstandard 字典壓縮 (ZDIC) 的 LZ77 演算法變體。
ZSTD 的主要特點之一是它在壓縮期間建立和使用字典的能力。字典是一組預先共享的資料，壓縮器和解壓縮器都使用它來提高壓縮比。ZSTD 支援兩種字典：內容定義字典和使用者提供的字典。
內容定義字典由 ZSTD 壓縮器根據輸入資料自動產生。壓縮器分析資料以識別重複模式，並建立一個表示這些模式的字典。然後在壓縮期間使用字典將重複模式替換為對字典的參考，從而產生更高的壓縮比。
另一方面，使用者提供的字典是由使用者建立的，可以在多個壓縮檔案之間共用。當壓縮相似或相關資料時，這些字典很有用，因為它們允許壓縮器利用資料模式的預先知識。使用者提供的字典可以顯著提高壓縮比，特別是對於小檔案或具有常見資料結構的檔案。
ZSTD 支援多個壓縮層級，範圍從 1 到 22，較高的層級提供更好的壓縮比，但壓縮速度較慢。預設壓縮層級為 3，在壓縮比和速度之間取得良好的平衡。ZSTD 還包括一個稱為「ultra」的特殊壓縮層級，它提供最高的壓縮比，但壓縮時間會顯著增加。
ZSTD 格式包含一個標頭，後跟一個或多個壓縮框架。標頭包含有關壓縮資料的元資料，例如字典 ID、視窗大小和框架計數。每個壓縮框架都是獨立的，可以單獨解壓縮，允許並行解壓縮和隨機存取壓縮資料。
ZSTD 中的壓縮框架使用文字區塊和序列區塊的組合。文字區塊包含原始的未壓縮資料，而序列區塊包含對字典或先前看到的資料的參考。序列區塊使用 FSE 或 Huffman 編碼進行編碼，以最小化參考的大小。
ZSTD 採用多種技術來提高壓縮效率和速度。其中一項技術是使用雜湊表來快速在字典或先前看到的資料中找到匹配的序列。雜湊表會在壓縮器處理輸入資料時持續更新，允許有效地查找潛在的匹配項。
ZSTD 使用的另一項最佳化技術 是延遲匹配策略。壓縮器不會立即編碼匹配項，而是繼續尋找更長的匹配項。如果找到更長的匹配項，壓縮器可以選擇編碼更長的匹配項，從而產生更好的壓縮比。
ZSTD 還包括一種稱為「長距離匹配」(LDM) 的快速模式，它允許偵測長距離匹配。LDM 使用次要雜湊表來儲存輸入資料中相距甚遠的匹配項。透過考慮這些長距離匹配，ZSTD 可以提高某些類型資料的壓縮比，例如高度重複或週期性資料。
除了其壓縮功能外，ZSTD 還透過使用檢查碼提供錯誤偵測和修正。每個壓縮框架都包含未壓縮資料的檢查碼，允許解壓縮器在解壓縮期間驗證資料的完整性。如果偵測到錯誤，ZSTD 可以嘗試透過捨棄損毀的框架並繼續下一個框架來復原。
ZSTD 因其令人印象深刻的效能和靈活性而廣泛採用。它用於各種應用程式，包括資料儲存系統、資料庫引擎、備份解決方案和資料傳輸協定。許多流行的檔案格式，例如 Zstandard Archive (ZSTD)、Zstandard Seekable Format (ZST) 和 Zstandard Dictionary Format (ZDICT)，都基於 ZSTD 壓縮。
ZSTD 的優點之一是它與各種平台和程式語言相容。ZSTD 的參考實作是用 C 編寫的，且高度可移植，允許它用於各種作業系統和架構。此外，還有許多 ZSTD 的繫結和移植可用於不同的程式語言，這使得將 ZSTD 壓縮整合到現有應用程式中變得容易。
ZSTD 還提供一個命令列介面 (CLI) 工具，允許使用者使用 ZSTD 壓縮和解壓縮檔案。CLI 工具支援各種選項和參數，例如設定壓縮層級、指定字典和調整記憶體使用量。CLI 工具對於在批次或指令碼環境中壓縮和解壓縮檔案特別有用。
總之，ZSTD 是一種高效且多功能的壓縮演算法和檔案格式，提供快速的壓縮和解壓縮速度、高壓縮比，以及利用字典來提高效能的能力。它結合了速度和壓縮效 率，使其適用於廣泛的應用程式，從即時壓縮到大型資料集的壓縮。憑藉其廣泛的功能集、平台相容性和不斷增加的採用率，ZSTD 已成為各種領域中資料壓縮的熱門選擇。
檔案壓縮是一種減小資料檔案大小以實現高效存儲或傳輸的過程。它使用各種算法來通過識別和消除重複性來縮減資料，這經常可以在不損失原始資訊的情況下大幅度減小數據的大小。
有兩種主要的檔案壓縮類型：無損和有損。無損壓縮使得原始數據可以從壓縮數據中完美重建，這對於每一位數據都重要的檔案來說是理想的，如文本或數據庫檔案。常見的例子包括ZIP和RAR檔案格式。另一方面，有損壓縮消除了不那麼重要的數據以更明顯地減少檔案大小，通常用於音頻、視頻和圖像檔案。JPEG和MP3就是一些數據損失並不會大幅降低內容認知質量的例子。
檔案壓縮在多種方式上都是有利的。它節省了裝置和伺服器上的儲存空間，降低了成本並提高了效率。它還加快了網絡，包括互聯網上的檔案傳輸速度，對於大型檔案來說尤其有價值。此外，壓縮的檔案可以被組合成一個歸檔檔案，有助於組織和方便地運輸多個檔案。
然而，檔案壓縮確實有一些缺點。壓縮和解壓縮的過程需要計算資源，可能會減緩系統性能，尤其是對於較大的檔案。再者，在有損壓縮的情況下，有些原始數據在壓縮過程中被丟失，由此產生的質量可能對於所有的使用，特別是那些需要高質量的專業應用來說並不可接受。
檔案壓縮是當今數位世界中の關鍵工具。它提高了效率，節省了儲存空間並縮短了下載和上傳的時間。然而，它在系統性能和質量降低的風險方面也帶來了一套自身的缺點。因此，謹慎考慮這些因素以 選擇特定數據需求的正確壓縮技術是必要的。
檔案壓縮是一個減少檔案或檔案群大小的過程，通常用於節省儲存空間或加速網路傳輸。
檔案壓縮運作原理，透過識別並移除數據中的冗餘資訊。它使用演算法將原始數據編碼在較小的空間裡。
兩種主要的檔案壓縮類型是無失真及有失真壓縮。無失真壓縮可以完美地恢復原始檔案，然而有失真壓縮在一些資料品質的損失下能得到更大的壓縮程度。
一個常見的檔案壓縮工具範例是WinZip，它支援多種壓縮格式包括ZIP與RAR。
在無失真壓縮中，質量保持不變。然而，在有失真壓縮中，可能會有顯著的質量下降，因為它刪除了一些較不重要的數據以便更大程度地減少檔案大小。
是的，相對於資料的完整性來說，檔案壓縮是安全的，尤其是無失真壓縮。然而，如同所有檔案，被壓縮的檔案也可能受到惡意軟體或病毒的攻擊，所以總是需要有專業的安全軟體以保護。
幾乎所有種類的檔案都可以被壓縮，包括文字檔案、圖像、音訊、視頻和軟體檔案。然而，壓縮程度可以因檔案類型而有顯著的不同。
ZIP檔是一種使用無失真壓縮以減少一個或多個檔案大小的檔案格式。在ZIP檔中的多個檔案被有效地打包為單一的檔案，這也讓分享變得更加容易。
技術上可行，儘管額外的大小減少可能非常小或甚至適得其反。壓縮一個已經壓縮過的檔案有時可能會增加其大小，原因在於壓縮演算法所增加的metadata。
解壓壓縮的檔案，通常需要一個解壓縮或解zip的工具，像是WinZip或7-Zip。這些工具可以从壓縮格式中提取原始檔案。