Projektdokumentation Huffman-Komprimierer

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1 Sebastian Müller Daniel Schulz Projektdokumentation Huffman-Komprimierer Inhalt Seite Inhalt bestimmung bestimmung (Fortsetzung) 2. Produkteinsatz 3. Produktinformationen -3-3.Produktinformationen (Fortsetzung) 4. Produktdaten 5.Qualitätsanforderungen -4-6.Technische Produktumgebung 7. Benutzeroberfläche -5-8.Testszenarien und -protokolle -6-8.Testszenarien und -protokolle (Fortsetzung) -7-8.Testszenarien und -protokolle (Fortsetzung) 1. bestimmung: Das zu entwickelnde Produkt soll einem Anwender die Möglichkeit bieten, mittels des Huffman-Kodierungsverfahrens Dateien verschlüsseln und so mit einer maximalen Kompressionsrate von a/8 zu komprimieren, mit a = Anzahl der ascii-zeichen der Datei. a) Musskriterien: Benutzergruppe: Die Heimanwender stellen die Nutzer dar. Funktionalität: Es soll möglich sein, Dateien zu komprimieren. Bereits komprimierte Dateien sollen mühelos dekomprimiert werden können. Dem Anwender soll eine konsolidierte Übersicht gegeben werden, aus der ersichtlich ist, welche Dateien ihm momentan zur Verfügung stehen. Benutzeroberfläche: Die grafische Benutzeroberfläche soll weitgehend an Microsoft Windows Anwendungen angelehnt sein Technische Aspekte: Um die Plattformunabhängigkeit zu gewährleisten, soll die Anwendung in Python programmiert werden. b) Wunschkriterien: Die Verwendung als Kryptologietool ist denkbar. 1

2 Die Verwendung zur Datensicherung ist denkbar. Vollständige Fehlerbehandlung c) Abgrenzungskriterien: Die Lauffähigkeit des Programms wird nur ab Windows 2000 mit einer Pythonversion von 2.0 oder höher gewährleistet. Da die Software eventuell ins Englische übertragen wird, wurden bewusst englische Fachbegriffe in der Implementierung genutzt. Das entstehende Dateiformart ist fix und ausschließlich mit dem Produkt zu verwenden. Innerhalb der Software gibt es eine Dateisuch-Funktion. Es wird keine Rückgängigfunktion angeboten, mittels der fehlerhafte Eingaben von Dateien behoben werden kann. Eingelesene Dateien müssen bis zu ihrer Fertigstellung bearbeitet werden. Das Produkt beschränkt sich auf Textanzeigen, es werden keine Fotos angezeigt. (wenn man von den gewünschten Pinguinen absieht) Die Software stellt eine Einzelplatzanwendung dar. Jegliche Schriftarten und Schriftgrößen sind fix vorgegeben. Es gibt keine Kopieren/Einfügen- Funktion Es existiert keine Update-Funktion. Es sind keine Hilfefunktionen vorgesehen. 2. Produkteinsatz: Das Produkt wird in einer Heimumgebung betrieben. Es ist mit einer täglichen Betriebsdauer von ca. zwei Stunden zu rechnen, wobei das System unter ständiger Beobachtung durch den Anwender steht. a) Anwendungsbereiche: Das entstehende Produkt soll im Heimbereich zur Komprimierung seine Anwendung finden. Der gewerbliche Gebrauch ist jedoch nicht ausgeschlossen. b) gruppen: Jede natürliche Person, mit Speichermangel, stellt einen potentiellen Kunden dar. Da das Programm für den Heimgebrauch bestimmt ist, müsste man im Weiteren überlegen, in wie fern Großkunden Lizenzen bekommen sollen. c) Betriebsbedingungen: ein Python-kompatibles Betriebssystem muss vorhanden sein Pythonversion 2.0 oder höher die Datei muss aus ascii-zeichen bestehen Eingabegeräte: Maus/Tastatur 3. Produktfunktion: Funktion 1: Neue Datei auffinden Datei und ihr Pfad ist verfügbar Datei liegt als.txt vor Datei wird vom Programm verwendet 2

3 Beschreibung Funktion 2: Beschreibung Funktion 3: Beschreibung Funktion 4: Beschreibung Dies dient dazu dem Anwender eine Auswahl an Dateien zu geben, die er komprimieren kann. Datei komprimieren Datei wird komprimiert, um Platz zu sparen Datei ist aufgefunden worden Es werden eine.dsm und eine.txt Datei abgespeichert. Diese Funktion ist die Hauptfunktion des Programms, sie dient der Komprimierung. Auffinden komprimierter Dateien Datei und ihr Pfad sind verfügbar Datei liegt als.dsm vor, im selben Verzeichnis muss sich der zugehörige Tree befinden Datei wird vom Programm verwendet Dies dient dazu dem Anwender eine Auswahl an Dateien zu geben, die er dekomprimieren kann. Dekomprimieren der.dsm-datei Zur Wiederverwendbarkeit der.dsm-dateien, müssen diese dekomprimiert werden Komprimierte Datei und zugehöriger Tree sind aufgefunden worden Datei wird dekomprimiert und im.txt Format gespeichert F 4 ist die 2. Hauptfunktion und dient der Wiederherstellung der Ausgangsdatei. 4. Produktdaten: Für die Eingabevorgänge sind jeweils.txt bzw..dsm Dateien anzugeben. Sowie ein Aufruf mit.txt stattfindet, wird generell komprimiert, bei.dsm wird dekomprimiert. Für die Zugriffszeiten bitte im Abschnitt Testszenarien und protokolle nachsehen. 5. Qualitätsanforderungen: Kriterium sehr gut gut normal irrelevant Zuverlässigkeit Benutzerfreundlichkeit Effizienz Interoperabilität 3

4 Robustheit Modifizierbarkeit Prüfbarkeit 6. Technische Produktumgebung: a) Software: - Betriebssystem mit Python-Kompatibilität - Pythonversion 2.0 oder höher b) Hardware: - Standartkomponenten (Maus, Tastatur, Monitor) c) Produktschnittstellen: Keine. 7. Benutzeroberfläche: a) Bildschirmlayout: Um eine einfache, intuitive und selbsterklärende Verwendung zu ermöglichen, soll die graphische Oberfläche an das windowseigene Layout angelehnt sein. Es werden nur folgende graphische Objekte genutzt, um dies zu gewährleisten: (Ihre Lieblingspinguine werden hier nicht mitaufgeführt) Buttons Statusanzeigen Statusbalken Durchsuchen Fenster b) Drucklayout: Eine Druckversion ist nicht geplant. 4

5 8. Testszenarien und protokolle: 1. Test Programmdurchlauf mit dem Datensatz: ottos_mops_kotzt Ausführungszeit: Sekunden Entstandener Tree: z 0000 p 0001 m 0010 k 0011 s 010 _ 011 t 10 o Fehlerfeststellung: Nicht durch 8 teilbare Binärdumps erzeugen einen out-of-range-fehler. Lösungsansatz: - Prüfung auf Teilbarkeit durch 8 - Falls der Dump nicht durch 8 teilbar ist, müssen solange Nullen angehängt werden, bis die Teilbarkeit durch 8 gegeben ist. Dies darf allerdings nur ganz am Ende des Dumps geschehen. - Die Anzahl der ergänzten Nullen muss gespeichert werden. 2.Test Datensatz: ottos_mops_kotzt Ausführungszeit: Sekunden Entstandener Tree: z

6 p 0001 m 0010 k 0011 s 010 _ 011 t 10 o (es mussten 4 Nullen angefügt werden.) Aufteilung in ascii-zeichen: ël±lø : Durchlauf komplett und richtig ausgeführt. 3.Test (erster Dekompressionstest) - einlesen des eben erzeugten Datensatzes und des zugehörigen Trees - Umwandlung der ascii-zeichen in Binärcode Fehlerfeststellung: Der Breakpoint +4 wurde mit im Binärcode angegeben. Lösungsansatz: - Breakpoints werden mithilfe einer 9 zeichigen Steuerzeichenkette abgetrennt. - Sobald diese beim Lesen erkannt wird, wird der Breakpoint ausgelesen und der String um die Breakpointvariable gekürzt 4.Test (Dekompressionstest) Der Datensatz ist wieder der von ottos_mops_kotzt (der Breakpoint und die angehängten Nullen wurden bereits entfernt) : (Inverses Anwenden des Trees) 6

7 ottos_mops_kotzt Durchlauf richtig und komplett. 5.Test (Belastungstestreihe) - mehrfache Ausführungen hintereinander mit verschiedenen Dateitypen (z.b. beigefügte 01.wav Datei) Ausführungsdauer im Beispiel: Sekunden Da die.wav Datei aber 35 MB groß ist, kann es nicht möglich sein, dass diese nur aus Zeichen besteht, es muss ein weiterer Fehler vorliegen. Fehlersuche: Die Datei wurde bis zum Zeichen eingelesen, also muss der Abbruchgrund das nachfolgende Zeichen sein. Liest man die Datei im HexEditor aus, bemerkt man, dass das Zeichen das Steuerzeichen 25 (hex: 1a) ist. Es musste ein Weg gefunden werden dieses dennoch auszulesen und weiter zu lesen. Es ergab sich die Möglichkeit, den readbinary-modus von Python zu nutzen, der die einzelnen Binärdumps ausliest und diesen keine weitere Bedeutung zuweist. Damit ist das Abbruchkriterium ausschließlich: Es gibt kein weiteres Zeichen in der Datei. 6.Test (prüfen der Funktionalität des Programms im rb-modus) Ausführungsdauer mit 01.wav: Sekunden Die Funktionalität ist gegeben. Durch die Verteilung der Zeichen ist die Komprimierung nur marginal. Als dies festgestellt wurde, beschlossen wir nur noch.txt Dateien zuzulassen, um dem Dateiformat Standartwerte setzen zu können. 7. Test (Mehrfachkomprimierungen) Ausführungsdauer: Gesamtausführungsdauer=Ausführungsdauer*2 : - Zeitaufwändig - Vorteilsfrei (Komprimierungsfaktor der.dsm <0.01%) Mehrfachkomprimierungen werden deshalb nicht zugelassen. 7