密码学作业——置换密码部分
part1: encrypt加密函数_代码补充:
/*请在此处添加*/
cout<<Substition[plain[i]];
part2:Decrypt解密函数_代码补充:
/*请在此处添加代码*/
cout<<ReverseTable[cipher[i]];
part3:设置 转换表Substition[]部分:
// 将i对应的置换表元素设为s1中对应位置的字符
/*请在此处添加代码*/
SubstitionTable[i] = s1[i-'a'] ;
悟:关键是 把这个 实验原理看明白:
(1)密钥是 I LOVE MY COUNTRY -- 这个作为 初始的 string变量key
(2)第一步:去掉key中除了大写字母之外的东西 和 重复的大写字母:
得到ILOVEMYCUNTR -- 作为 之后使用的string 变量 s1 ,(之后key就不用了...)
(3)第二步: 利用密钥s1,得到置换表SubstitionTable, 主要参考上面这张图片中的表格:
<1>贪心:先从小写字母a开始,能用的全用了,所以 , 上述例子中 才会有 "abcdefghijkl" 映射到 s1中的“ILOVEMYCUNTR”
<2>还是贪心:从大写字母A开始, 只要没有在s1中出现过, 就作为 当前小写字母的 映射结果:
所以例子中的 “mnopqrstuvwxyz” 才会 依次匹配 大写字母"ABDFGHJKPQSWXZ"
(4)第三步:就是构建 反函数 映射, 从大写字母 映射到 小写字母
3.完整代码(可运行):
#include<iostream>
#include<string>
using namespace std;
// 引入输入输出流库#include<string>
// 引入字符串库using namespace std;
// 引入命名空间
void Encrypt(char Substitution[]); // 声明加密函数
void Decrypt(char Substitution[]); // 声明解密函数
void setSubstitution(char Substitution[], char ReverseTable[]); // 声明设置置换表函数
int main() // 主函数
{
int m; // 声明变量m,用于判断是加密还是解密,加密为1,解密为2
int flag = 1; // 声明变量 flag,用于控制循环程序是否运行,开始时为1
while (flag) // 循环运行
{
cout << "单表置换算法加解密:" << endl;
char SubstitutionTable['z' + 1]; // 定义数组,用于保存正向置换表(它的下标是原字符的 ASCII 码,其对应的值是替换后的字符的 ASCII 码),加密时使用,长度为 z+1
char ReverseTable['Z' + 1]; // 定义数组,用于保存反向置换表(它的下标是替换后的字符的 ASCII 码,其对应的值是原字符的 ASCII 码),解密时使用,长度为Z+1
cout << "加密按输入1,解密输入2" << endl;
cin >> m; // 读取用户输入的值,判断是加密还是解密
setSubstitution(SubstitutionTable, ReverseTable); // 调用设置置换表函数,设置正向置换表和反向置换表
if (m != 1 && m != 2) // 判断输入是否正确
{
cout << "输入错误,请重新输入" << endl;
cin >> m; // 再次读取用户输入的值
}
if (m == 1) // 判断是否加密
{
Encrypt(SubstitutionTable); // 调用加密函数
}
if (m == 2) // 判断是否解密
{
Decrypt(ReverseTable); // 调用解密函数
}
cout << "是否继续加解密运算?[0->退出; 1 or 其他->继续]" << endl;
cin >> flag; // 读取用户输入的值,判断是否继续循环
}
return 0;
}
void Encrypt(char Substitution[]) // 加密函数
{
string plain; // 定义字符串变量,用于保存明文
cout << endl << "请输入明文(小写):";
cin >> plain; // 读取用户输入的明文
cout << plain << endl; // 输出用户输入的明文
cout << "加密后的密文为:" << endl; // 遍历明文中的每个字符,利用置换表Substitution对字符进行替换,并输出替换后的字符,生成密文
for (int i = 0; i < plain.length(); i++) // 遍历明文中的每个字符
{
if (plain[i] >= 'a' && plain[i] <= 'z') // 如果字符是小写字母
// 则在置换表中查找该字母对应的密文字母,输出密文字母
/*请在此处添加代码可以参考注释的思路*/
{
cout << Substitution[plain[i]];
}
else cout << plain[i]; // 如果字符不是小写字母,则直接输出原字符
}
cout << endl;
}
void Decrypt(char ReverseTable[]) // 解密函数
{
string cipher; // 定义字符串变量,用于保存用户输入的密文
cout << endl << "请输入密文(大写):";
cin >> cipher; // 读入用户输入的密文并存储到cipher中
cout << cipher << endl; // 输出密文
cout << "解密后的明文为:" << endl;
for (int i = 0; i < cipher.length(); i++) // 循环遍历密文中的每一个字符
{
if (cipher[i] >= 'A' && cipher[i] <= 'Z') // 判断字符是否在大写字母范围内 // 如果是,则将其对应的反置换表中的字符输出
/*请在此处添加代码可以参考注释的思路*/
{
cout << ReverseTable[cipher[i]];
}
else cout << cipher[i]; // 否则直接输出原字符
} cout << endl;
}
void setSubstitution(char SubstitutionTable[], char ReverseTable[])
{
int i; // 定义循环变量i和j
char j;
string key; // 定义字符串,用于存储密钥key
cout << "请输入密钥(大写):";
cin >> key; // 读入密钥
cout << key << endl; // 输出密钥
cout << "置换表为:" << endl;
string s1; // 定义字符串,用于存储处理后的密钥s1
// 对密钥进行处理(去掉空格和重复的字符)
for (i = 0; i < key.length(); i++) // 循环遍历密钥中的每一个字符
{
bool sign = 0; // 定义标志变量,判断是否已经出现过该字符,初始化为false
if (key[i] >= 'A' && key[i] <= 'Z') // 如果当前字符是大写字母
{
for (int j = 0; j < s1.length(); j++) // 遍历处理后的密钥字符串s1
{
if (key[i] == s1[j]) // 如果当前字符已经在s1中出现过
{ // 如果已经出现,将标志变量sign设为true,跳出循环
sign = 1; break;
}
} // 如果当前字符没有在s1中出现过,则将其加入s1中
if (sign == 0) s1 = s1 + key[i]; // 如果当前字符已经出现过,则将标志变量sign设为false
else sign = 0;
}
}
for (j = 'a'; j <= 'z'; j++)
cout << j << " ";
cout << endl; // 输出小写字母 从a到z
char ch = 'A'; // 定义变量ch,表示当前未被 用作置换表 元素 的大写字母,初始化为'A' // 该循环利用密钥得到置换表
for (i = 'a'; i <= 'z'; i++) // 遍历小写字母a~z
{
if (i < 'a' + s1.length()) // 如果当前位置i在s1的长度范围内
{// 将i对应的置换表元素设为s1中对应位置的字符
/*请在此处添加代码可以参考注释的思路*/
SubstitutionTable[i] = s1[i - 'a'];
}
else // 如果i在s1的长度范围外
{ // 遍历s1中的每一个字符
for (int j = 'a'; j < 'a' + s1.length(); j++)
{
if (ch == SubstitutionTable[j]) // 如果当前生成的字符ch已经在置换表中出现过
{ // 将ch加1,重新从头开始搜索
ch++;
j = 'a';
continue;
}
}
// 将i对应的置换表元素设为当前的字符ch,然后将ch加1
SubstitutionTable[i] = ch; ch++;
}
cout << SubstitutionTable[i] << " "; // 输出生成的置换表元素
}
cout << endl; // 该循环用于构建反置换表 // 将置换表中的字符和它的下标进行反向映射
for (i = 'a'; i <= 'z'; i++) //遍历小写字母a~z
{
// 循环变量 i 遍历了所有小写字母
// 对于每个字母,它首先通过置换表找到映射到的字母
// 然后将该字母作为下标,将当前遍历到的小写字母作为值,存入到反置换表中
// 这个过程确保了当使用反置换表进行解密时,可以将密文中的字符逆向映射回原来的明文字符
ReverseTable[SubstitutionTable[i]] = i;
}
// 输出反置换表7
cout << "反置换表为:" << endl;
for (i = 'A'; i <= 'Z'; i++) // 循环遍历大写字母
{
cout << ReverseTable[i] << " "; // 输出反置换表中A到Z字母对应的字符,用空格分隔
}
cout << endl;
}