Vigenere Cipher - 公式解释答案

【问题标题】：Vigenere Cipher - Formula ExplanationVigenere Cipher - 公式解释
【发布时间】：2017-01-21 21:48:44
【问题描述】：

首先没有人可以问这种问题，所以请原谅我

#include <stdio.h>
#include <cs50.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
#include <ctype.h>

int main(int argc, string argv[]) {
    string key = argv[1];
    int l = strlen(argv[1]);
    if (argc != 2) {
        return 0;
    }
    for (int i = 0, n = strlen(key); i < n; i++) {
        if (!isalpha(key[i])) {
            return 0;
        }
        key[i] = tolower(key[i]);
        key[i] = key[i] - 97;
    }
    string txt = GetString();
    for (int k = 0, p = strlen(txt); k < p; k++) {
        if (isalpha(txt[k])) {
            if (isupper(txt[k])) {
                printf("%c", (((txt[k] - 65) + (key[k % l])) % 26 + 65));
            }
            if (islower(txt[k])) {
                printf("%c", (((txt[k] - 97) + (key[k % l])) % 26 + 97));
            }
        } else
        if (!isalpha(txt[k])) {
            printf("%c", txt[k]);
        }
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

这两行代码我不太明白

key[i] = key[i] - 97;
printf("%c", (((txt[k] - 97) + (key[k % l])) % 26 + 97));

能否简单解释一下我们为什么使用第一个以及第二个如何工作？

【问题讨论】：

您可能需要检查ascii code 97，它似乎是'a'。而 26 可能与字母表中的字符数有关。

标签： c cs50 vigenere

【解决方案1】：

用于 Vigenere 密码的密钥应该是全字母。第一个表达式将字符串转换为偏移量数组，0 表示a，1 表示b，等等。97 是'a' 的ASCII 码。写起来会更易读：

for (int i = 0, n = strlen(key); i < n; i++) {
    if (!isalpha((unsigned char)key[i])) {
        printf("key '%s' must contain only letters\n", key);
        return 1;
    }
    key[i] = tolower((unsigned char)key[i]);
    key[i] = key[i] - 'a';
}

对于第二个表达式，如果字符 txt[k] 是小写字母，printf("%c", (((txt[k] - 97) + (key[k % l])) % 26 + 97)); 通过添加移位值来计算并打印转置后的字母（key 中的每个字符都用作移位值后一个其他，0 移动 a，1 移动 b 等）。步骤如下：

程序计算字母索引txt[k] - 97，97是'a'的ASCII码，
然后它添加移位值key[k % l]，以循环方式循环key 中的值，
取模 26 得到 0 到 25 之间的字母索引。
最后添加97，'a' 的 ASCII 值，将索引转换回小写字母。

这样写会更少冗余，更易读：

for (int i = 0, j = 0; txt[i] != '\0'; i++) {
    int c = (unsigned char)txt[i];
    if (isupper(c)) {
        c = (c - 'A' + key[j++ % l]) % 26 + 'A';
    } else
    if (islower(c)) {
        c = (c - 'a' + key[j++ % l]) % 26 + 'a';
    }
    putchar(c);
}

另请注意，在检查命令行上是否传递了足够多的参数之前，不应将argv[1] 传递给strlen()。

这是程序的修改版本：

#include <cs50.h>
#include <ctype.h>
#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

int main(int argc, string argv[]) {
    if (argc != 2) {
        printf("missing key argument\n");
        return 1;
    }
    string key = argv[1];
    int klen = strlen(key);
    if (klen == 0) {
        printf("key cannot be empty\n");
        return 1;
    }
    for (int i = 0; i < klen; i++) {
        if (!isalpha((unsigned char)key[i])) {
            printf("key '%s' must contain only letters\n", key);
            return 1;
        }
        key[i] = tolower((unsigned char)key[i]) - 'a';
    }

    string txt = GetString();
    for (int i = 0, j = 0; txt[i] != '\0'; i++) {
        int c = (unsigned char)txt[i];
        if (isupper(c)) {
            c = (c - 'A' + key[j++ % klen]) % 26 + 'A';
        } else
        if (islower(c)) {
            c = (c - 'a' + key[j++ % klen]) % 26 + 'a';
        }
        putchar(c);
    }
    putchar('\n');
    return 0;
}

【讨论】：

"unsigned char" 重要吗？
@kryin10: islower() 和朋友只为unsigned char 类型的值和特殊值EOF 定义。如果char 类型默认在您的系统上签名，这是最有可能的，并且如果您键入一些扩展字符，例如é，这些具有负值，islower() 具有未定义的行为。将 char 参数转换为 (unsigned char) 是避免此问题的标准方法。
感谢您的帮助。我认为该程序不会跳过空格。我尝试添加 if is not space 和 ' ' 行，但它似乎不起作用。有什么建议吗？
@kryin10: 程序不跳过空格是什么意思？字符串中任何不是字母的字符都将原样输出。
抱歉造成混淆。我的意思是，空格必须被忽略。程序只应考虑字母。 ||键为“abc”，文本“AAA aaa” -> 输出 -> ABC bca

【解决方案2】：

key[i] = key[i] - 97;

该行的用途是给出 key[i]，它的值表示 ascii 中字符的值，它是我们字母表中的索引。然后，'a' 将被赋予值 0，'b' 被赋予值 1 ....，'z' 被赋予值 25。

至于第二行，

printf("%c", (((txt[k] - 97) + (key[k % l])) % 26 + 97))

它打印ascii值为的字符

(((txt[k] - 97) + (key[k % l])) % 26 + 97))

97的减法与上面解释的目的相同。

% 26 是模数，即 ((txt[k] - 97) + (key[k % l])) 除以 26（整数除法）时的余数。然后，再次添加 97 以将结果的顺序或索引转换为相应的 ascii 值。此页面可能会让您更深入地了解 C 中的字符表示。

至于k、i和l的含义，我让你自己掌握密码的内部功能，但整个加密发生在你想要解释的第二行。

PS : '65' 的部分是一样的，但都是大写字母，因为 'A' 在 ascii 中的值是 65。

【讨论】：