Hintergrund

PICASCII ist ein übersichtliches Tool, das Bilder in ASCII- Grafiken konvertiert.

Mit den folgenden zehn ASCII-Zeichen werden unterschiedliche Helligkeitsgrade erreicht:

@#+';:,.` 

Wir werden sagen, dass diese Charxel (Zeichenelemente) Helligkeiten von 1 (Vorzeichen) bis 10 (Leerzeichen) haben.

Unten sehen Sie die Ergebnisse der Konvertierung eines kleinen Codes, der walisischen Flagge, eines übergebenen Fraktals, einer großen Forelle und eines kleinen Golfs mit der richtigen Schriftart:

Sie können die Bilder in dieser Geige sehen und von Google Drive herunterladen .

Aufgabe

Während die Endergebnisse von PICASCII optisch ansprechend sind, wiegen alle fünf Bilder zusammen 153.559 Bytes. Wie stark könnten diese Bilder komprimiert werden, wenn wir bereit wären, einen Teil ihrer Qualität zu opfern?

Ihre Aufgabe ist es, ein Programm zu schreiben, das ein ASCII - Kunstbild wie das oben genannte und eine Mindestqualität als Eingabe akzeptiert und eine verlustbehaftete Komprimierung des Bildes druckt - in Form eines vollständigen Programms oder einer Funktion, die eine einzelne Zeichenfolge zurückgibt -, die die Anforderungen erfüllt Qualitätsanforderung.

Dies bedeutet, dass Sie keinen separaten Dekomprimierer schreiben müssen. Es muss in jedes der komprimierten Bilder integriert sein.

Das Originalbild besteht aus Zeichen mit Helligkeiten zwischen 1 und 10, die durch Zeilenvorschübe in Zeilen gleicher Länge getrennt sind. Das komprimierte Bild muss dieselben Abmessungen haben und denselben Zeichensatz verwenden.

Für ein unkomprimiertes Bild, das aus n Zeichen besteht, ist die Qualität einer komprimierten Version des Bildes definiert als

wobei c _i die Helligkeit des IS i ^th charxel des komprimierten Bildes des Ausgang und u _i die Helligkeit des i - ^ten Zeichens des unkomprimierten Bildes.

Wertung

Ihr Code wird mit den fünf Bildern von oben als Eingabe- und Mindestqualitätseinstellungen von 0,50, 0,60, 0,70, 0,80 und 0,90 für jedes der Bilder ausgeführt.

Ihre Punktzahl ist das geometrische Mittel der Größen aller komprimierten Bilder, dh die fünfundzwanzigste Wurzel des Produkts aus den Längen aller fünfundzwanzig komprimierten Bilder.

Die niedrigste Punktzahl gewinnt!

Zusätzliche Regeln

• Ihr Code muss für beliebige Bilder funktionieren, nicht nur für die, die für das Scoring verwendet werden.

  Es wird erwartet, dass Sie Ihren Code für die Testfälle optimieren, aber ein Programm, das nicht einmal versucht , beliebige Bilder zu komprimieren, wird von mir nicht positiv bewertet.

• Ihr Kompressor verwendet möglicherweise eingebaute Byte-Stream-Kompressoren (z. B. gzip), aber Sie müssen sie für die komprimierten Bilder selbst implementieren.

  Bulit-Ins, die normalerweise in Byte-Stream-Dekomprimierern verwendet werden (z. B. Basiskonvertierung, Lauflängendekodierung), sind zulässig.

• Compressor und komprimierte Bilder müssen nicht in derselben Sprache sein.

  Sie müssen jedoch für alle komprimierten Bilder eine einzige Sprache auswählen.

• Für jedes komprimierte Bild gelten die Standardcode-Golfregeln.

Nachprüfung

Ich habe ein CJam-Skript erstellt, um alle Qualitätsanforderungen zu überprüfen und die Punktzahl einer Einreichung zu berechnen.

Sie können den Java-Interpreter hier oder hier herunterladen .

e# URLs of the uncompressed images.
e# "%s" will get replaced by 1, 2, 3, 4, 5.

"file:///home/dennis/codegolf/53199/original/image%s.txt"

e# URLs of the compressed images (source code).
e# "%s-%s" will get replaced by "1-50", "1-60", ... "5-90".

"file:///home/dennis/codegolf/53199/code/image%s-%s.php"

e# URLs of the compressed images (output).

"file:///home/dennis/codegolf/53199/output/image%s-%s.txt"

e# Code

:O;:C;:U;5,:)
{
    5,5f+Af*
    {
        C[IQ]e%g,X*:X;
        ISQS
        [U[I]e%O[IQ]e%]
        {g_W=N&{W<}&}%
        _Nf/::,:=
        {
            {N-"@#+';:,.` "f#}%z
            _::m2f#:+\,81d*/mq1m8#
            _"%04.4f"e%S
            @100*iQ<"(too low)"*
        }{
            ;"Dimension mismatch."
        }?
        N]o
    }fQ
}fI
N"SCORE: %04.4f"X1d25/#e%N

Beispiel

Bash → PHP, Ergebnis 30344.0474

cat

Erreicht 100% Qualität für alle Eingaben.

$ java -jar cjam-0.6.5.jar vrfy.cjam
1 50 1.0000 
1 60 1.0000 
1 70 1.0000 
1 80 1.0000 
1 90 1.0000 
2 50 1.0000 
2 60 1.0000 
2 70 1.0000 
2 80 1.0000 
2 90 1.0000 
3 50 1.0000 
3 60 1.0000 
3 70 1.0000 
3 80 1.0000 
3 90 1.0000 
4 50 1.0000 
4 60 1.0000 
4 70 1.0000 
4 80 1.0000 
4 90 1.0000 
5 50 1.0000 
5 60 1.0000 
5 70 1.0000 
5 80 1.0000 
5 90 1.0000 

SCORE: 30344.0474

Java → CJam, Ergebnis 4417,89

import java.io.BufferedReader;
import java.io.File;
import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.Reader;
import java.io.StringReader;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

import net.aditsu.cjam.CJam;

public class Compress {
    protected static final char[] DIGITS = "0123456789ABCDEFGHIJK".toCharArray();
    protected static final String CHARS = "@#+';:,.` ";
    protected static final char[] CHR = CHARS.toCharArray();

    private static class Img {
        public final int rows;
        public final int cols;
        public final int[][] a;

        public Img(final int rows, final int cols) {
            this.rows = rows;
            this.cols = cols;
            a = new int[rows][cols];
        }

        public Img(final List<String> l) {
            rows = l.size();
            cols = l.get(0).length();
            a = new int[rows][cols];
            for (int i = 0; i < rows; ++i) {
                for (int j = 0; j < cols; ++j) {
                    a[i][j] = CHARS.indexOf(l.get(i).charAt(j));
                }
            }
        }

        public static Img read(final Reader r) {
            try {
                final BufferedReader br = new BufferedReader(r);
                final List<String> l = new ArrayList<>();
                while (true) {
                    final String s = br.readLine();
                    if (s == null || s.isEmpty()) {
                        break;
                    }
                    l.add(s);
                }
                br.close();
                return new Img(l);
            }
            catch (IOException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }

        public static Img read(final File f) {
            try {
                return read(new FileReader(f));
            }
            catch (IOException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }

        public Img scaleDown(final int fr, final int fc) {
            final int r1 = (rows + fr - 1) / fr;
            final int c1 = (cols + fc - 1) / fc;
            final Img x = new Img(r1, c1);
            final int[][] q = new int[r1][c1];
            for (int i = 0; i < rows; ++i) {
                for (int j = 0; j < cols; ++j) {
                    x.a[i / fr][j / fc] += a[i][j];
                    q[i / fr][j / fc]++;
                }
            }
            for (int i = 0; i < r1; ++i) {
                for (int j = 0; j < c1; ++j) {
                    x.a[i][j] /= q[i][j];
                }
            }
            return x;
        }

        public Img scaleUp(final int fr, final int fc) {
            final int r1 = rows * fr;
            final int c1 = cols * fc;
            final Img x = new Img(r1, c1);
            for (int i = 0; i < r1; ++i) {
                for (int j = 0; j < c1; ++j) {
                    x.a[i][j] = a[i / fr][j / fc];
                }
            }
            return x;
        }

        public Img crop(final int r, final int c) {
            if (r == rows && c == cols) {
                return this;
            }
            final Img x = new Img(r, c);
            for (int i = 0; i < r; ++i) {
                for (int j = 0; j < c; ++j) {
                    x.a[i][j] = a[i][j];
                }
            }
            return x;
        }

        public Img rescale(final int fr, final int fc) {
            return scaleDown(fr, fc).scaleUp(fr, fc).crop(rows, cols);
        }

        public double quality(final Img x) {
            if (x.rows != rows || x.cols != cols) {
                throw new IllegalArgumentException();
            }
            double t = 0;
            for (int i = 0; i < rows; ++i) {
                for (int j = 0; j < cols; ++j) {
                    final int y = a[i][j] - x.a[i][j];
                    t += y * y;
                }
            }
            t /= 81 * rows * cols;
            t = 1 - Math.sqrt(t);
            return Math.pow(t, 8);
        }

        @Override
        public String toString() {
            final StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for (int i = 0; i < rows; ++i) {
                for (int j = 0; j < cols; ++j) {
                    sb.append(CHR[a[i][j]]);
                }
                sb.append('\n');
            }
            return sb.toString();
        }

        public Array toArray() {
            final Array x = new Array(rows * cols);
            int k = 0;
            for (int i = 0; i < rows; ++i) {
                for (int j = 0; j < cols; ++j) {
                    x.a[k++] = a[i][j];
                }
            }
            return x;
        }

        public String compress(final double quality) {
            int bi = 1;
            int bj = 1;
            int bs = rows * cols;
            Img bx = this;

            for (int i = 1; i < 3; ++i) {
                for (int j = 1; j < 3; ++j) {
                    Img x = rescale(i, j);
                    if (quality(x) >= quality) {
                        x = scaleDown(i, j);
                        if (x.rows * x.cols < bs) {
                            bi = i;
                            bj = j;
                            bs = x.rows * x.cols;
                            bx = x;
                        }
                    }
                }
            }

            Array a = bx.toArray();
            int bf = 0;
            for (int i = 1; i <= 20; ++i) {
                final int t = a.rle11(i).n;
                if (t < bs) {
                    bs = t;
                    bf = i;
                }
            }

            int b = 10;
            if (bf > 0) {
                b = 11;
                a = a.rle11(bf);
            }

            String s = null;
            for (int i = 92; i < 97; ++i) {
                for (char c = ' '; c < '$'; ++c) {
                    final String t = a.cjamBase(b, i, c);
                    boolean ok = true;
                    for (int j = 0; j < t.length(); ++j) {
                        if (t.charAt(j) > '~') {
                            ok = false;
                            break;
                        }
                    }
                    if (!ok) {
                        continue;
                    }
                    if (s == null || t.length() < s.length()) {
                        s = t;
                    }
                }
            }

            if (bf > 0) {
                s += "{(_A={;()";
                if (bf > 1) {
                    s += DIGITS[bf] + "*";
                }
                s += "\\(a@*}&\\}h]e_";
            }
            if (bi * bj == 1) {
                return s + '"' + CHARS + "\"f=" + cols + "/N*";
            }
            s += bx.cols + "/";
            if (bi > 1) {
                s += bi + "e*";
                if (rows % 2 == 1) {
                    s += "W<";
                }
            }
            if (bj > 1) {
                s += bj + "fe*";
                if (cols % 2 == 1) {
                    s += "Wf<";
                }
            }
            return s + '"' + CHARS + "\"ff=N*";
        }

        public void verify(final String s, final double quality) {
            final String t = CJam.run(s, "");
            final Img x = read(new StringReader(t));
            final double q = quality(x);
            if (q < quality) {
                throw new RuntimeException(q + " < " + quality);
            }
//          System.out.println(q + " >= " + quality);
        }
    }

    private static class Array {
        public final int[] a;
        public final int n;

        public Array(final int n) {
            this.n = n;
            a = new int[n];
        }

        public Array(final int[] a) {
            this.a = a;
            n = a.length;
        }

        public String join() {
            final StringBuilder sb = new StringBuilder();
            for (int x : a) {
                sb.append(x).append(' ');
            }
            sb.setLength(sb.length() - 1);
            return sb.toString();
        }

//      public String cjamStr() {
//          final StringBuilder sb = new StringBuilder("\"");
//          for (int x : a) {
//              sb.append(DIGITS[x]);
//          }
//          sb.append("\":~");
//          return sb.toString();
//      }

        public String cjamBase(final int m, final int b, final char c) {
            final boolean zero = a[0] == 0;
            String s = join();
            if (zero) {
                s = "1 " + s;
            }
            s = CJam.run("q~]" + m + "b" + b + "b'" + c + "f+`", s);
            s += "'" + c + "fm" + b + "b" + DIGITS[m] + "b";
            if (zero) {
                s += "1>";
            }
            return s;
        }

        public Array rle11(final int f) {
            final int[] b = new int[n];
            int m = 0;
            int x = -1;
            int k = 0;
            for (int i = 0; i <= n; ++i) {
                final int t = i == n ? -2 : a[i];
                if (t == x && m < 11 * f) {
                    m++;
                }
                else {
                    if (m >= f && m > 3) {
                        b[k++] = 10;
                        b[k++] = m / f - 1;
                        b[k++] = x;
                        for (int j = 0; j < m % f; ++j) {
                            b[k++] = x;
                        }
                    }
                    else {
                        for (int j = 0; j < m; ++j) {
                            b[k++] = x;
                        }
                    }
                    m = 1;
                    x = t;
                }
            }
            return new Array(Arrays.copyOf(b, k));
        }
    }

    private static void score() {
        double p = 1;
        for (int i = 1; i < 6; ++i) {
            final File f = new File("image" + i + ".txt");
            final Img img = Img.read(f);
            final int n = (int) f.length();
            for (int j = 5; j < 10; ++j) {
                final double q = j / 10.0;
                final String s = img.compress(q);
                System.out.println(f.getName() + ", " + q + ": " + n + " -> " + s.length());
                img.verify(s, q);
                p *= s.length();
            }
        }
        System.out.println(Math.pow(p, 1 / 25.0));
    }

    public static void main(final String... args) {
        if (args.length != 2) {
            score();
            return;
        }
        final String fname = args[0];
        final double quality = Double.parseDouble(args[1]);
        try {
            final Img img = Img.read(new File(fname));
            final String s = img.compress(quality);
            img.verify(s, quality);
            final FileWriter fw = new FileWriter(fname + ".cjam");
            fw.write(s);
            fw.close();
        }
        catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException();
        }
    }
}

Benötigt das CJam-Glas im Klassenpfad. Wenn Sie 2 Befehlszeilenargumente (Dateiname und Qualität) angeben, wird ".cjam" an den Dateinamen angehängt und das komprimierte Bild dort geschrieben. Andernfalls berechnet es seine Punktzahl anhand der 5 Testbilder, von denen angenommen wird, dass sie sich im aktuellen Verzeichnis befinden. Das Programm überprüft auch jedes komprimierte Bild automatisch. Sie können die Punktzahlberechnung überprüfen, falls Unstimmigkeiten auftreten.

Die bisher verwendeten Techniken sind: Skalierung auf die Hälfte (horizontal, vertikal oder beides), wenn die Qualität nicht zu stark verringert wird, eine benutzerdefinierte RLE und eine Basiskonvertierung, um mehr Daten in jedes Zeichen zu packen und dabei im zu bleiben druckbarer ASCII-Bereich.

Python 3.5 (Haupt- und Ausgabe) (derzeit nicht konkurrierend)

Alles Gute zum Geburtstag, Herausforderung! Hier ist dein Geschenk: eine Antwort!

BEARBEITEN: Konvertierte Ausgabe in Python-Code, verbesserte Komprimierungsrate (geringfügig) size 1 gesetzt. Verbesserte Punktzahl, die Punktzahl muss jedoch erneut berechnet werden. EDIT3: @Dennis wies darauf hin, dass ich immer noch Fehler zu beheben habe, also habe ich die Antwort als nicht konkurrierend markiert

Code:

import sys
LIST = [' ','`','.',',',':',';',"'",'+','#','@']

def charxel_to_brightness(charxel):
    return LIST.index(charxel)

def brightness_to_charxel(bright):
    return LIST[bright]

def image_to_brightness(imagetext):
    return [list(map(charxel_to_brightness,line)) for line in imagetext.split("\n")]

def brightness_to_image(brightarray):
    return '\n'.join([''.join(map(brightness_to_charxel,line)) for line in brightarray])

def split_into_parts(lst,size):
    return [lst[x:x+size] for x in range(0, len(lst), size)]

def gen_updown(startxel,endxel,size):
    return [[int((size-r)*(endxel-startxel)/size+startxel) for c in range(size)] for r in range(size)]

def gen_leftright(startxel,endxel,size):
    return [[int((size-c)*(endxel-startxel)/size+startxel) for c in range(size)] for r in range(size)]

def gen_tlbr(startxel,endxel,size):
    return [[int((2*size-r-c)/2*(endxel-startxel)/size+startxel) for c in range(size)] for r in range(size)]

def gen_bltr(startxel,endxel,size):
    return [[int((size-r+c)/2*(endxel-startxel)/size+startxel) for c in range(size)] for r in range(size)]

def gen_block(code,startxel,endxel,size):
    if code==0:return gen_updown(startxel,endxel,size)
    if code==1:return gen_leftright(startxel,endxel,size)
    if code==2:return gen_bltr(startxel,endxel,size)
    if code==3:return gen_tlbr(startxel,endxel,size)

def vars_to_data(code,startxel,endxel):
    acc=endxel
    acc+=startxel<<4
    acc+=code<<8
    return acc

def data_to_vars(data):
    code=data>>8
    startxel=(data>>4)&15
    endxel=data&15
    return code,startxel,endxel

def split_into_squares(imgarray,size):
    rows = split_into_parts(imgarray,size)
    allsquares = []
    for rowblock in rows:
        splitrows = []
        for row in rowblock:
            row = split_into_parts(row,size)
            splitrows.append(row)
        rowdict = []
        for row in splitrows:
            for x in range(len(row)):
                if len(rowdict)<=x:
                    rowdict.append([])
                rowdict[x].append(row[x])
        allsquares.append(rowdict)
    return allsquares

def calc_quality(imgarray,comparray):
    acc=0
    for row in range(len(imgarray)):
        for col in range(len(imgarray[row])):
            acc+=pow(imgarray[row][col]-comparray[row][col],2)
    return (1-(acc/81.0/sum([len(row) for row in imgarray]))**.5)**8

def fuse_squares(squarray):
    output=[]
    counter=0
    scounter=0
    sqrow=0
    while sqrow<len(squarray):
        if scounter<len(squarray[sqrow][0]):
            output.append([])
            for square in squarray[sqrow]:
                output[counter].extend(square[scounter])
            scounter+=1
            counter+=1
        else:
            scounter=0
            sqrow+=1
    return output

def main_calc(imgarray,threshold):
    imgarray = image_to_brightness(imgarray)
    size = 9
    quality = 0
    compimg=[]
    datarray=[]
    testdata = [vars_to_data(c,s,e) for c in range(4) for s in range(10) for e in range(10)]
    while quality<threshold:
        squares = split_into_squares(imgarray,size)
        compimg = []
        datarray = []
        testblock = [gen_block(c,s,e,size) for c in range(4) for s in range(10) for e in range(10)]
        for row in squares:
            comprow = []
            datrow=[]
            for square in row:
                quality_values = [calc_quality(square,block) for block in testblock]
                best_quality = quality_values.index(max(quality_values))
                comprow.append(testblock[best_quality])
                datrow.append(testdata[best_quality])
            compimg.append(comprow)
            datarray.append(datrow)
        compimg = fuse_squares(compimg)
        quality = calc_quality(imgarray,compimg)
        print("Size:{} Quality:{}".format(size,quality))
        size-=1
    return brightness_to_image(compimg),datarray,size+1

template = '''def s(d,s,e,z):
 x=range(z)
 return d<1 and[[int((z-r)*(e-s)/z+s)for c in x]for r in x]or d==1 and[[int((z-c)*(e-s)/z+s)for c in x]for r in x]or d==2 and[[int((2*z-r-c)/2*(e-s)/z+s)for c in x]for r in x]or d>2 and[[int((z-r+c)/2*(e-s)/z+s)for c in x] for r in x]
i=lambda a:'\\n'.join([''.join(map(lambda r:" `.,:;'+#@"[r],l))for l in a])
def f(a):
 o=[];c=0;s=0;r=0
 while r<len(a):
  if s<len(a[r][0]):
   o.append([])
   for q in a[r]:
    o[c].extend(q[s])
   s+=1;c+=1
  else:
   s=0;r+=1
 return o
t={};z={}
print(i(f([[s(D>>8,(D>>4)&15,D&15,z)for D in R]for R in t])))'''

template_size_1 = '''print("""{}""")'''   

def main(filename,threshold):
    print(filename+" "+str(threshold))
    file = open(filename,'r')
    compimg,datarray,size = main_calc(file.read(),threshold)
    file.close()
    textoutput = open(filename.split(".")[0]+"-"+str(threshold*100)+".txt",'w')
    textoutput.write(compimg)
    textoutput.close()
    compoutput = open(filename.split(".")[0]+"-"+str(threshold*100)+".py",'w')
    datarray = str(datarray).replace(" ","")
    code = ""
    if size==1:
        code = template_size_1.format(compimg)
    else:
        code= template.format(datarray,str(size))
    compoutput.write(code)
    compoutput.close()
    print("done")

if __name__ == "__main__":
    main(sys.argv[1],float(sys.argv[2]))

Diese Antwort könnte eine Menge gebrauchen Verbesserungen , deshalb werde ich wahrscheinlich am Wochenende mehr daran arbeiten.

Wie das funktioniert:

• Teilen Sie das Bild in Größenblöcke auf size .
• Finden Sie den am besten passenden Block
  • Blöcke können jetzt Steigung haben!
• Berechnen Sie die Qualität (gemäß Formel) für das gesamte Bild.
• Wenn dies korrekt ist, schreiben Sie das komprimierte Bild in die Datei.
• Andernfalls dekrementieren sizeund erneut versuchen.

Dieser Algorithmus eignet sich gut für Bilder mit geringer Qualität (0,5, 0,6), eignet sich jedoch nicht für Bilder mit höherer Qualität (wird tatsächlich aufgeblasen). Es ist auch sehr langsam.

Hier habe ich alle generierten Dateien, sodass Sie sie nicht erneut generieren müssen.