VLQ & Base64 VLQ 编码方式的原理及代码实现

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• VLQ
• Base64 VLQ

VLQ

VLQ (Variable-length quantity)是一种通用的，使用任意位数的二进制来表示一个任意大的数字的一种编码方式。

编码实现： ** 对数字137进行VLQ**编码，以下为分解步骤：

1. 将137转成二进制形式 —— 10001001
2. 七位一组做分组，不足的补前导0 —— 0000001 0001001
3. 最后一组开头补0，其余补1(1表示连续位) —— 10000001 00001001.
4. 最终137的VLQ编码形式为 —— 10000001 00001001

// 1. 将137转成二进制形式 —— 10001001
let binary = (137).toString(2);
// 2. 七位一组做分组，不足的补前导0 —— 0000001 0001001
let padded = binary.padStart(Math.ceil(binary.length / 7) * 7, '0');
// 3. 最后一组开头补0，其余补1(1表示连续位) —— 10000001 00001001
let groups = padded.match(/[01]{7}/g);
groups = groups.map((item, index) => (index == groups.length - 1 ? '0' : '1') + item);
let vlqCode = groups.join('');
// 4 最终137的VLQ编码形式为 —— 10000001 00001001
console.log(vlqCode);

Base64 VLQ

• Base64 是一种可以把二进制数据编码成用 ASCII 表示的一种编码规则，Base64 VLQ 需要能够表示负数， 于是规定了需要先把数字变成无符号数， 用最后一位来作为符号标志位。
• 一个Base64字符只能表示6bit(2^6)的数据，而第一位表示连续位，Base64 VLQ需要能够表示负数，因此最后一位用作符合标志位，真正表示数字的只有中间4位，因此一个单元表示的范围是[-15,15],如果超过了就要用连续位了
• 在Base64 VLQ中，编码顺序是从低位到高位，而在VLQ中，编码顺序是从高位到低位
• 常见用于项目中sourceMap编码

编码实现： ** 对数字137进行Base64 VLQ**编码，以下为分解步骤：

1. 将137转成二进制形式 10001001，如果是负数需要转成绝对值 Math.abs
2. 137是正数，末位符号位补0， 100010010 正数末位补0，负数末位补1
3. 五位一组做分组，不足的补0， 01000 10010
4. 将数组倒序排序 [ '10010', '01000' ] ，低位在前，高位在后
5. 最后一组开头补0，其余补1(1表示连续位)，110010 001000
6. 转成base64，最终137的Base64 VLQ编码形式为 —— yI

let base64 = [
    'A', 'B', 'C', 'D', 'E', 'F', 'G', 'H', 'I', 'J', 'K', 'L', 'M', 'N', 'O', 'P',
    'Q', 'R', 'S', 'T', 'U', 'V', 'W', 'X', 'Y', 'Z', 'a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f',
    'g', 'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm', 'n', 'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v',
    'w', 'x', 'y', 'z', '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6', '7', '8', '9', '+', '/'
];

function encode(num) {
    // 1. 将137转成二进制形式  10001001，如果是负数需要转成绝对值 
    let binary = (Math.abs(num)).toString(2);
    // 2. 137是正数，末位符号位补0， 100010010 正数末位补0,负数末位补1
    binary += num >= 0 ? '0' : '1';
    // 3. 五位一组做分组，不足的补0， 01000 10010
    binary = binary.padStart(Math.ceil(binary.length / 5) * 5, '0');
    // 4. 将数组倒序排序 [ '10010', '01000' ] 低位在前,高位在后
    let parts = binary.match(/\d{5}/g);
    parts.reverse(); 
    // 5. 最后一组开头补0，其余补1, 110010 001000 6个位bit
    parts = parts.map((item, index) => (index == parts.length - 1 ? '0' : '1') + item);
    // 6. 转成base64
    let chars = [];
    for (let i = 0; i < parts.length; i++) {
        let base64Index = parseInt(parts[i], 2);
        chars.push(base64[base64Index]);
    }
    return chars.join('');
}
let result = encode(137); // yI

在线编码解码的网站：http://murzwin.com/base64vlq.html