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C++ 实现凯撒密码

2023-07-07 14:04:55 深夜i -- --

C++ 密码学凯撒密码字符串操作加密算法

凯撒密码是一种最简单也是最古老的密码算法之一，它是一种替换密码，也就是说将明文中的每一个字母替换成特定的另一个字母。C++是一种流行的编程语言，可以用它来实现凯撒密码。

实现凯撒密码的思路很简单，就是将明文中的每一个字母都向后移动一个固定的偏移量。这个偏移量就是我们所谓的密钥。例如，如果密钥是3，那么明文中的每一个字母都要向后移动三个位置。但需要注意的是，如果向后移动后超过了字母表的末尾，那么就需要从字母表的开头重新开始。

接下来，我们看看如何用C++实现凯撒密码。首先，我们需要定义一个函数，它接受两个参数：一个是要加密或解密的字符串，另一个是密钥。这个函数的返回值是一个字符串，表示加密或解密后的结果。


std::string CaesarCipher(const std::string& str, int key) {
  std::string result = "";
  int n = str.size();
  for (int i = 0; i < n; i++) {
    char c = str[i];
    if (isalpha(c)) { // 只加密字母
      c = toupper(c); // 统一转为大写字母
      c = (c - 'A' + key) % 26 + 'A'; // 加密或解密
    }
    result += c; // 拼接结果串
  }
  return result;
}

上述代码中，我们首先创建了一个空字符串result，用来保存加密或解密后的结果。然后，我们遍历要加密或解密的字符串中的每一个字符，如果它是字母，那么我们就将它转为大写字母，并将它向后移动密钥个位置。注意，计算新的字符时需要先将它与'A'相减，得到字符在字母表中的位置，然后再加上密钥，最后再对26取模，得到新索引，再加上'A'，得到新的字符。最后，我们将结果拼接到result中，并返回它。

我们可以通过调用上述函数来加密或解密一段文本。例如，下面是一个示例程序，它将一个字符串加密后再解密，然后输出结果：


#include <iostream>
std::string CaesarCipher(const std::string& str, int key);
int main() {
  std::string plaintext = "Hello, world!";
  int key = 3;
  std::string ciphertext = CaesarCipher(plaintext, key);
  std::cout << ciphertext << '\n';
  std::string decryptedtext = CaesarCipher(ciphertext, 26 - key);
  std::cout << decryptedtext << '\n';
  return 0;
}

输出结果为：

KHOOR, ZRUOG! HELLO, WORLD!

上述示例程序中，我们将字符串"Hello, world!"加密后得到了"KHOOR, ZRUOG!"，然后再用密钥的补数解密，得到了原来的明文。这说明我们的凯撒密码算法是可逆的。

当然，凯撒密码并不是一种安全的加密算法，因为它非常容易被破解。只要有足够的时间和计算能力，就可以通过暴力破解的方法找到密钥。因此，在实际应用中，我们需要使用更加复杂、安全的加密算法，如AES、RSA等。

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