PERANCANGAN SISTEM PENGAMANAN DAN KOMPRESI DATA TEKS DENGAN FIBONACCI ENCODING DAN ALGORITMA SHANNON-FANO SERTA ALGORITMA DEFLATE SKRIPSI MUHAMMAD SOLIHIN 111421078 PROGRAM STUDI EKSTENSI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
PERANCANGAN SISTEM PENGAMANAN DAN KOMPRESI DATA TEKS DENGAN FIBONACCI ENCODING DAN ALGORITMA SHANNON-FANO SERTA ALGORITMA DEFLATE SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat memperoleh ijazah Sarjana Ilmu Komputer MUHAMMAD SOLIHIN 111421078 PROGRAM STUDI EKSTENSI S1 ILMU KOMPUTER FAKULTAS ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
PERSETUJUAN Judul : PERANCANGAN SISTEM PENGAMANAN DAN KOMPRESI DATA TEKS DENGAN FIBONACCI ENCODING DAN ALGORITMA SHANNON-FANO SERTA ALGORITMA DEFLATE Kategori : SKRIPSI Nama : MUHAMMAD SOLIHIN Nomor Induk Mahasiswa : 111421078 Program Studi : EKSTENSI S1 ILMU KOMPUTER Fakultas : ILMU KOMPUTER DAN TEKNOLOGI INFORMASI UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Komisi Pembimbing : Pembimbing 2 Pembimbing 1 Dian Rachmawati, S.Si, M.Kom Ade Candra, ST, M.Kom NIP. 19830723 200912 2 004 NIP. 19790904 200912 1 002 Diketahui/disetujui oleh Program Studi Ekstensi S1 Ilmu Komputer Ketua, Dr. Poltak Sihombing, M.Kom NIP. 19620217 199103 1 001
PERANCANGAN SISTEM PENGAMANAN DAN KOMPRESI DATA TEKS DENGAN FIBONACCI ENCODING DAN ALGORITMA SHANNON-FANO SERTA ALGORITMA DEFLATE SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil karya saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing telah disebutkan sumbernya. Medan, Oktober 2013 Muhammad Solihin 111421078
PENGHARGAAN Alhamdulillahirrabbila lamin. Segala dan puji syukur penulis panjatkan hanya kepada Allah SWT, Pemelihara dan pengatur seluruh alam semesta, karena atas limpahan rahmat, taufik dan hidayah-nya, penulis mampu menyelesaikan Skripsi ini, serta shalawat dan beriring salam penulis ucapakan kepada Nabi Besar Muhammad SAW. Skripsi ini dikerjakan sebagai salah satu syarat guna memperoleh gelar Sarjana Ilmu Komputer Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi Universitas Sumatera Utara. Penulis menyadari bahwa terselesaikannya skripsi ini tentunya tak lepas dari dorongan dan bantuan berbagai pihak. Oleh karena itu, dengan segala kerendahan hati penulis mengungkapkan rasa terima kasih dan penghargaan kepada : 1. Bapak Ade Candra, ST, M.Kom, selaku Dosen Pembimbing I yang telah memberikan banyak sekali arahan, masukan, bimbingan, saran, serta motivasi yang membangun untuk penulis sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. 2. Ibu Dian Rachmawati, S.Si, M,Kom, selaku pembimbing II yang telah memberikan masukan, bimbingan, saran dan motivasi kepada penulis, serta sabar memberikan bantuan sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. 3. Bapak Dr. Poltak Sihombing, M, Kom selaku Ketua Program Studi Ilmu Komputer sekaligus sebagai Dosen Pembanding I, yang telah memberikan kritik dan saran yang membangun bagi penulis 4. Bapak Drs. Marihat Situmorang, M.Kom sebagai Dosen Pembanding II yang telah memberikan kritik dan saran yang membangun bagi penulis. 5. Dekan dan Pembantu Dekan Fakultas Ilmu Komputer dan Teknologi Informasi berserta para pegawai yang bertugas di Program Studi Ilmu Komputer FASILKOM-TI USU. 6. Orang tua tercinta, Ayahanda Sabirin, S.Pd dan Ibunda Rosyidah, atas semua doa, dukungan, dan motivasi yang tak ternilai harganya.
7. Keluarga besar Ekstensi Ilmu Komputer, khususnya semua teman dan sahabat angkatan 2011 yang tidak dapat disebutkan satu persatu, terima kasih atas ide, saran, dan kerja samanya selama ini. Semoga Allah SWT membalas semua kebaikan yang telah kalian berikan. Penulis, (Muhammad Solihin)
ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk merancang sebuah aplikasi komputer yang dapat mengamankan sekaligus mengkompresi ukuran teks. Pengamanan teks dilakukan dengan mengkodekan teks menggunakan Fibonacci Encoding, kemudian hasil pengkodean Fibonacci Encoding dikompresi menggunakan algoritma Shannon-Fano, lalu hasil kompresi menggunakan algoritma Shannon-Fano dikompresi menggunakan algoritma Deflate, hasil kompresi menggunakan algoritma Deflate adalah hasil akhir proses pengamanan dan kompresi data. Keluaran dari aplikasi ini adalah sebuah file baru yang terdiri dari file header serta file body yang berisi kode-kode hasil pengkodean dan kompresi file teks asli. Rasio kompresi rata-rata antara file input dengan file output untuk file dokumen input dengan ekstensi *.doc adalah 43,653%, sedangkan untuk file teks input dengan ekstensi *.txt adalah 78,444%. Waktu rata-rata yang dibutuhkan untuk melakukan kompresi pada file dokumen input dengan ekstensi *.doc adalah 5328,2 milisecond, sedangkan untuk file teks input dengan ekstensi *.txt adalah 15837,5 milisecond. Kata kunci: kompresi teks, Fibonacci Encoding, algoritma Shannon-Fano, algoritma Deflate
DESIGNING TEXT DATA SECURITY AND COMPRESSION SYSTEM WITH FIBONACCI ENCODING, SHANNON-FANO ALGORITHM, AND DEFLATE ALGORITHM ABSTRACT This research aimed to constructing a computer application that securing and also compressing the size of text. Text securing was done by text encoding using Fibonacci Encoding, then the result of Fibonacci Encoding was compressed using Shannon-Fano algorithm, then the result of compression using Shannon-Fano algorithm was compressed using Deflate algorithm, the Deflate compression result is the final result of text securing and compression. The output of this application is a new file that consists of file header and file body that contains the encoding and compression codes of original text file. The average of compreesion ratio between the input file and the output file for document file with *.doc extension is 43,653%, otherwise the average of compression ratio fot text file with *.txt extension is 78,444%. The average of compression time for document input file with *.doc extension is 5328,2 miliseconds, otherwise for text input file with *,txt extension is 15837,5 miliseconds. Keywords: text compression, Fibonacci Encoding, Shannon-Fano algorithm, Deflate algorithm
DAFTAR ISI Hal. PERSETUJUAN PERNYATAAAN PENGHARGAAN ABSTRAK ABSTRACT DAFTAR ISI DAFTAR TABEL DAFTAR GAMBAR ii iii iv vi vii viii xi xiii BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang 1 1.2 Rumusan Masalah 2 1.3 Batasan Masalah 2 1.4 Tujuan Penelitian 3 1.5 Manfaat Penelitian 3 1.6 Metodologi Penelitian 4 1.7 Sistematika Penulisan 5 BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA 6 2.1 Kompresi Data 6 2.2 File Teks 8 2.3 Fibonacci Encoding 10 2.4 Algoritma Shannon-Fano 12 2.5 Algoritma Deflate 13
BAB 3 ANALISIS DAN PERANCANGAN SISTEM 15 3.1 Analisis Masalah 15 3.2 Analisis Kebutuhan Sistem 16 3.3 Pemodelan Aplikasi 17 3.3.1 Use-Case Diagram 18 3.3.2 Activity Diagram 18 3.3.3 Class Diagram 23 3.3.4 Sequence Diagram 24 3.4 Perancangan Sistem 25 3.4.1 Pembuatan Algoritma Program 25 3.4.2 Alur Proses Sistem Secara Umum 25 3.4.3 Alur Proses Encoding Dan Decoding Dengan Fibonacci Encoding 28 3.4.4 Alur Proses Kompresi Dan Dekompresi Dengan Algoritma Shannon-Fano 34 3.4.5 Penerapan Algoritma Deflate 43 3.5 Pembuatan Rancangan Tampilan Aplikasi 50 3.5.1 Rancangan Form Splash Screen 50 3.5.2 Rancangan Form Tab Menu Kompresi 51 3.5.3 Rancangan Form Tab Menu Dekompresi 52 3.5.4 Rancangan Form Tab Menu Tentang Aplikasi 53 3.5.5 Rancangan Form Dialog Ringkasan 53 BAB 4 IMPLEMENTASI DAN PENGUJIAN 4.1 Implementasi Sistem 56 4.1.1 Implementasi Encoding Dan Decoding File Teks Maupun Dokumen Menggunakan Fibonacci Encoding Pada Aplikasi 62 4.1.2 Implementasi Kompresi Dan Dekompresi Menggunakan Algoritma Shannon-Fano 69 4.1.3 Implementasi Kompresi Dan Dekompresi Menggunakan Algoritma Deflate 76
4.2 Pengujian Aplikasi 79 4.2.1 Pengujian Kompresi Dalam Aplikasi 80 4.2.2 Proses Dekompresi Dalam Aplikasi 83 4.3 Hasil Pengujian 86 BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN 100 5.1 Kesimpulan 100 5.2 Saran 101 Lampiran A: Questioner 102 Lampiran B: Listing Program 112
DAFTAR TABEL Hal. 2.1 Proses Pembentukan Kode Fibonacci 11 3.1 Hasil Fibonacci Encoding 28 3.2 Kode Program Untuk Encoding 30 3.3 Kode Program Untuk Decoding 33 3.4 Frekuensi Kemunculan Karakter 34 3.5 Kode Shannon-Fano 36 3.6 Kode Program Untuk Membuat Tabel Kemunculan Karakter 38 3.7 Kode Program Untuk Membuat Tabel Frekuensi 39 3.8 Kode Program Untuk Membuat Kode Shannon-Fano 41 3.9 Kompresi Teks Menggunakan Algoritma LZ77 43 3.10 Dekompresi Teks Menggunakan Algoritma LZ77 44 3.11 Kode Huffman 45 3.12 Kode Program Untuk Kompresi Dengan Algoritma Deflate 48 3.13 Kode Program Untuk Dekompresi Dengan Algoritma Deflate 49 4.1 Kode Fibonacci Dari Masing-Masing Karakter Dalam String Input 56 4.2 Kemunculan Masing-Masing Bilangan Byte Dalam Array Byte Fibonacci 58 4.3 Kode Shannon-Fano Untuk Byte Dalam Array Byte Fibonacci 59 4.4 Kode Program Untuk Membuat File Fibonacci Dari File Teks Maupun Dokumen Input Dan Sebaliknya 65 4.5 Kode Program Untuk Membuat File Shannon-Fano Dari File Fibonacci Dan Sebaliknya 72 4.6 Kode Program Untuk Membuat File Output Dari File Shannon-Fano Dan Sebaliknya 77 4.7 Hasil Pengujian Untuk Kompresi File Dokumen Dengan
Ekstensi Doc 86 4.8 Hasil Pengujian Untuk Dekompresi File Dokumen Dengan Ekstensi Doc 87 4.9 Hasil Pengujian Untuk Kompresi File Teks Dengan Ekstensi Txt 93 4.10 Hasil Pengujian Untuk Dekompresi File Teks Dengan Ekstensi Txt 94
DAFTAR GAMBAR Hal. 2.1 Diagram Blok Proses Kompresi Dan Dekompresi Data 7 2.2 File Teks Sederhana 9 3.1 Diagram Ishikawa 15 3.2 Use-Case Diagram Pada Sistem 18 3.3 Activity Diagram Pada Sistem 19 3.4 Activity Diagram Fibonacci Processor 20 3.5 Activity Diagram Shannon-Fano Processor 21 3.6 Activity Diagram Deflate Processor 22 3.7 Class Diagram Pada Sistem 23 3.8 Sequence Diagram Pada Sistem 24 3.9 Flowchart Encoding Dan Kompresi File Teks Maupun Dokumen 26 3.10 Flowchart Decoding Dan Dekompresi File Teks Maupun Dokumen 27 3.11 Diagram Blok Proses Fibonacci Encoding 29 3.12 Flowchart Proses Encoding Dengan Fibonacci Encoding 30 3.13 Flowchart Proses Decoding Dengan Fibonacci Encoding 32 3.14 Proses Partisi Dan Pembentukan Kode Shannon-Fano Secara Manual 35 3.15 Pohon Shannon-Fano Yang Terbentuk 35 3.16 Diagram Blok Proses Kompresi Dan Dekompresi Algoritma Shannon-Fano 37 3.17 Flowchart Proses Kompresi Dengan Algoritma Shannon-Fano 38 3.18 Struktur File Hasil Kompresi Dengan Algoritma Shannon-Fano 43 3.19 Pohon Huffman 44 3.20 Flowchart Kompresi Deflate 45 3.21 Flowchart Dekompresi Deflate 46
3.22 Diagram Blok Proses Kompresi Dan Dekompresi Algoritma Deflate 47 3.23 Struktur File Output Aplikasi 50 3.24 Rancangan Form Splash Screen 50 3.25 Rancangan Form Tab Menu Kompresi 51 3.26 Rancangan Form Tab Menu Dekompresi 52 3.27 Rancangan Form Tab Menu Tentang Aplikasi 53 3.28 Rancangan Form Dialog Ringkasan 54 4.1 Hasil Kompresi Ditampilkan Dengan Penyunting Teks 61 4.2 File Teks Input Dengan Ekstensi Txt 66 4.3 File Dokumen Input Dengan Ekstensi Doc 66 4.4 File Fibonacci Pada File Teks Input Dengan Ekstensi Txt 67 4.5 File Fibonacci Pada File Dokumen Input Dengan Ekstensi Doc 67 4.6 File Teks Hasil Decoding Dengan Ekstensi Txt 68 4.7 File Dokumen Hasil Decoding Dengan Ekstensi Doc 68 4.8 File Shannon-Fano Untuk File Teks Dengan Ekstensi Txt 73 4.9 File Shannon-Fano Untuk File Dokumen Dengan Ekstensi Doc 74 4.10 File Fibonacci Hasil Dekompresi Untuk File Teks Dengan Ekstensi Txt 75 4.11 File Fibonacci Hasil Dekompresi Untuk File Dokumen Dengan Ekstensi Doc 75 4.12 File Output Untuk File Teks Dengan Ekstensi Txt 77 4.13 File Output Untuk File Dokumen Dengan Ekstensi Doc 78 4.14 File Shannon-Fano Hasil Dekompresi Untuk File Teks Dengan Ekstensi Txt 79 4.15 File Shannon-Fano Hasil Dekompresi Untuk File Dokumen Dengan Ekstensi Doc 79 4.16 Splash Screen Aplikasi 80 4.17 Tab Menu Kompresi 80 4.18 Open File Dialog Pilih File Input Kompresi 81 4.19 Save File Dialog Untuk File Tujuan Output Kompresi 82 4.20 Tampilan Tab Menu Kompresi Setelah File Input Dan Output
Ditentukan 82 4.21 Dialog Ringkasan Kompresi 83 4.22 Tampilan Tab Menu Dekompresi 83 4.23 Open File Dialog Pilih File Input Dekompresi 84 4.24 Tampilan Tab Menu Dekompresi Setelah File Input Ditentukan 84 4.25 Dialog Konfirmasi Ekstensi File Output Dekompresi 85 4.26 Save File Dialog File Tujuan Output Dekompresi 85 4.27 Dialog Ringkasan Dekompresi 86 4.28 Grafik Perbandingan Antara File Dokumen Input, File Fibonacci, Dan File Hasil Decoding Untuk File Dokumen Dengan Ekstensi Doc 89 4.29 Grafik Perbandingan Antara File Fibonacci, File Shannon-Fano, Dan File Hasil Dekompresi Shannon-Fano Untuk File Dokumen Dengan Ekstensi Doc 90 4.30 Grafik Perbandingan Antara File Shannon-Fano, File Output, Dan File Hasil Dekompresi Deflate Untuk File Dokumen Dengan Ekstensi Doc 91 4.31 Grafik Perbandingan Antara File Input, File Output, Dan File Hasil Dekompresi Untuk File Dokumen Dengan Ekstensi Doc 92 4.32 Grafik Perbandingan Antara Waktu Yang Dibutuhkan Untuk Kompresi dan Dekompresi Pada File Dokumen Dengan Ekstensi Doc 93 4.33 Grafik Perbandingan Antara File Teks Input, File Fibonacci, Dan File Hasil Decoding Untuk File Teks Dengan Ekstensi Txt 96 4.34 Grafik Perbandingan Antara File Fibonacci, File Shannon-Fano, Dan File Hasil Dekompresi Shannon-Fano Untuk File Teks Dengan Ekstensi Txt 97 4.35 Grafik Perbandingan Antara File Shannon-Fano, File Output, Dan File Hasil Dekompresi Deflate Untuk File Teks Dengan Ekstensi Txt 98 4.36 Grafik Perbandingan Antara File Input, File Output, Dan File Hasil Dekompresi Untuk File Teks Dengan Ekstensi Txt 99
4.37 Grafik Perbandingan Antara Waktu Yang Dibutuhkan Untuk Kompresi dan Dekompresi Pada File Teks Dengan Ekstensi Txt 100