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【蓝桥杯】矩阵变换加密法（playfair）

2024-07-04 16:17:07   225人阅读

一种Playfair密码变种加密方法如下：首先选择一个密钥单词（称为pair）（字母不重复，且都为小写字母），然后与字母表中其他字母一起填入至一个5x5的方阵中，填入方法如下：
1.首先按行填入密钥串。
2.紧接其后，按字母序按行填入不在密钥串中的字母。
3.由于方阵中只有25个位置，最后剩下的那个字母则不需变换。
如果密钥为youandme，则该方阵如下：  
y o u a n
d m e b c
f g h i j
k l p q r
s t v w x
在加密一对字母时，如am，在方阵中找到以这两个字母为顶点的矩形：
o u a
m e b


这对字母的加密字母为该矩形的另一对顶点，如本例中为ob。
请设计程序，使用上述方法对输入串进行加密，并输出加密后的串。
另外有如下规定：
1、一对一对取字母，如果最后只剩下一个字母，则不变换，直接放入加密串中；
2、如果一对字母中的两个字母相同，则不变换，直接放入加密串中；
3、如果一对字母中有一个字母不在正方形中，则不变换，直接放入加密串中；
4、如果字母对出现在方阵中的同一行或同一列，如df或hi，则只需简单对调这两个字母，即变换为fd或ih；
5、如果在正方形中能够找到以字母对为顶点的矩形，假如字母对为am，则该矩形的另一对顶点字母中，与a同行的字母应在前面，在上例中应是ob；同样若待变换的字母对为ta，则变换后的字母对应为wo；
6、本程序中输入串均为小写字母，并不含标点、空格或其它字符。
解密方法与加密相同，即对加密后的字符串再加密，将得到原始串。
要求输入形式如下：
从控制台输入两行字符串，第一行为密钥单词（长度小于等于25），第二行为待加密字符串（长度小于等于50），两行字符串末尾都有一个回车换行符，并且两行字符串均为小写字母，不含其它字符。
在标准输出上输出加密后的字符串。
例如，若输入：
youandme
welcometohangzhou
则表示输入的密钥单词为youandme，形成的正方形如上所示；待加密字符串为welcometohangzhou。在正方形中可以找到以第一对字母we为顶点的矩形，对应另一对顶点字母为vb，因此加密后为vb，同理可找到与字母对lc,et,oh,ho对应的顶点字母对。而字母对om位于上述正方形中的同一列，所以直接以颠倒这两个字母来加密，即为mo，字母对an同理。字母对gz中的z不在上述正方形中，因此原样放到加密串中。最后剩一个字母u也原样输出。
因此输出的结果为：

vbrmmomvugnagzguu


import java.util.Scanner;


public class TestPlayfair密码 {
	
	public static char[][] matrix = new char[5][5];
	
	public static StringBuffer result = new StringBuffer();
	
	public static String string;

	public static void main(String[] args) {
		Scanner scan = new Scanner(System.in);
		String str1 = scan.nextLine();
		String str2 = scan.nextLine();
		toMatrix(str1);
		dealWithStr2(str2);
	}

	private static void dealWithStr2(String str2) {
		for(int i=0; i<str2.length();) {
			String str = "";
			if(i+2>str2.length()) {
				str = str2.substring(i, i+1);
			} else {
				str = str2.substring(i, i+2);
			}
			i += 2;
			findCornerWords(str);
		}
		System.out.println(result);
	}

	private static void findCornerWords(String str) {
		if(str.length() == 2) {
			char c1 = str.charAt(0);
			char c2 = str.charAt(1);
			int x1=0, y1=0;
			int x2=0, y2=0;
			if(!(string.contains(c1+"")&&string.contains(c2+""))) {
				result.append(c1+""+c2);
			} else {
				for(int i=0; i<matrix.length; i++) {
					for(int j=0; j<matrix[i].length; j++) {
						if(matrix[i][j] == c1) {
							x1 = i;
							y1 = j;
						}
						if(matrix[i][j] == c2) {
							x2 = i;
							y2 = j;
						}
					}
				}
				char cc1, cc2;
				if(x1==x2 || y1==y2) {
					cc1 = matrix[x2][y2];
					cc2 = matrix[x1][y1];
				} else {
					cc1 = matrix[x1][y2];
					cc2 = matrix[x2][y1];
				}
				result.append(cc1+""+cc2);
			}
		} else {
			result.append(str);
		}
	}

	private static void toMatrix(String str1) {
		for(char c='a'; c<='z'; c++) {
			if(!str1.contains(c+"")) {
				str1 += c;
			}
			if(str1.length() == 25) {
				break;
			}
		}
		int index = 0;
		for(int i=0; i<matrix.length; i++) {
			for(int j=0; j<matrix[i].length; j++) {
				matrix[i][j] = str1.charAt(index);
				index ++;
			}
		}
		string = str1;
	}

}



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