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【蓝桥杯】矩阵变换加密法(playfair)
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:
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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