Excel. Трюки и эффекты
Шрифт:
Листинг 12.9.
Объявление типов и класса нашей формы
const
MaxTerm = 100;
type
TRearrangement = array [0..MaxTerm] of Integer;
TfmTransposition = class(TForm)
mmDecryptMessage: TMemo;
mmEncryptMessage: TMemo;
lbDecryptMessage: TLabel;
lbEncryptMessage: TLabel;
lbRearrangement: TLabel;
edRearrangement: TEdit;
btnEncryptMessage: TButton;
btnDecpyptMessage: TButton;
procedure btnEncryptMessageClick(Sender: TObject);
procedure btnDecpyptMessageClick(Sender: TObject);
private
{ Private declarations }
Rear: TRearrangement;
function RecalcRearrangement(nKey: Integer): Boolean;
function GetLine(Lines: TStrings;
nRow, nInd: Integer): String;
procedure EncryptDecrypt(SrcLines, DstLines: TStrings;
nKey: Integer);
public
{ Public declarations }
end;
Теперь перейдем к рассмотрению исходного кода решаемых в данном случае подзадач. Первой функцией, с которой мы
Функция RecalcRearrangement подготавливает перестановку требуемым образом для шифрования либо дешифрования в зависимости от параметра пКеу, который принимает два значения: 0 и 1. Значение 0 указывает на то, что будет производиться шифрование сообщения и дополнительных действий по подготовке перестановки не требуется, за исключением проверки ее корректности. Значение 1, напротив, указывает на то, что будет производиться дешифрование сообщения и требуется еще дополнительно преобразовать перестановку так, чтобы она была симметрична исходной, в этом случае процесс дешифрования ничем не будет отличаться от процесса шифрования.
Чтобы введенная перестановка считалась корректной, необходимо и достаточно выполнить три следующих требования:
• введены только числа через пробел;
• все числа не повторяются;
• числа находятся в диапазоне от 1 до их общего количества.
Проверка первого условия осуществляется следующим образом. Изначально считается, что в строке идут пробелы. Как только пробелы заканчиваются, предполагается, что началось число, и до тех пор, пока мы опять не встретим пробел, выделяем это число. Как только встретили пробел, пытаемся преобразовать выделенную часть из строкового представления в численное. После этого добавляем полученное число к итоговой перестановке. Когда фрагмент кода, в котором находится первый цикл с условием после него, отработает, в массиве Rear будет храниться введенная перестановка (в Rear [0] хранится количество чисел в полученной перестановке). Сразу за первой проверкой осуществляется совместно вторая и третья, то есть проверяется допустимость самих введенных чисел, а также их уникальность. После всех проверок при необходимости осуществляется преобразование исходной перестановки к симметричной.
Для получения симметричной перестановки стоит выполнить нехитрое действие по обмену местами индексов чисел и сами х чисел, то есть если имеется перестановка 3 1 2, то она преобразуется в 2 3 1, так как 1 стоит на втором месте, 2 – на 3,3 – на 1.
Исходный код данной функции приведен в листинге 12.10.
Листинг 12.10.
Функция разбора строки и проверки допустимости перестановки
function TfmTransposition.RecalcRearrangement(nKey: Integer):
Boolean;
var
i: Integer;
s: String;
Space: Boolean;
Used: array [1..MaxTerm] of Boolean;
ExRear: TRearrangement;
begin
Result := False;
Rear[0] := 0;
Space := True;
//выделяем каждое слово, разделенное пробелом,
//и преобразуем его к числу
for i := 1 to Length(edRearrangement.Text) do
if (edRearrangement.Text[i] = \' \') and (not Space) then
begin
Inc(Rear[0]);
Rear[Rear[0]] := StrToInt(s);
Space := True;
end
else
if (edRearrangement.Text[i] <> \' \') then
begin
if Space then
begin
Space := False;
s := \'\
end;
s := s + edRearrangement.Text[i];
end;
if not Space then
begin
Inc(Rear[0]);
Rear[Rear[0]] := StrToInt(s);
end;
//проверяем допустимость полученных чисел
FillChar(Used, SizeOf(Used), False);
for i := 1 to Rear[0] do
if (0 < Rear[i]) and (Rear[i] <= Rear[0])
and not Used[Rear[i]] then
Used[Rear[i]] := True
else
Exit;
//преобразуем перестановку к шифровке, обратной
//для симметричности процесса дешифровки
if nKey = 1 then
begin
ExRear[0] := Rear[0];
for i := 1 to Rear[0] do
ExRear[Rear[i]] := i;
Rear := ExRear;
end;
Result := Rear[0] > 1;
end;
Еще для упрощения алгоритма шифрования необходимо уметь получать часть текста заданной длины, начиная с указанной позиции, в виде одной строки, пропуская все переводы строк. Это действие выполняет следующая описываемая функция. Алгоритм ее работы довольно прост. Изначально в результирующей строке нет ни единого символа. Далее осуществляется двойной вложенный цикл. Цикл верхнего уровня осуществляет изменение значения переменной, начиная с указанной строки до самой последней. Вложенный цикл, в свою очередь, изменяет значение переменной, первый раз начиная с указанной позиции в строке, а в остальных случаях всегда с 1, до длины текущей обрабатываемой строки. Каждый очередной символ добавляется к результирующей строке до тех пор, пока не будет достигнута заданная длина строки, равная периоду транспозиции. Соответствующий код приведен в листинге 12.11.
Листинг 12.11. Функция получения части текста заданной длины, начиная с указанной позиции, в виде одной строки
function TfmTransposition.GetLine(Lines: TStrings;
nRow, nInd: Integer): String;
var
i, j, k: Integer;
s: String;
begin
Result := \'\
s := \'\
k := nInd;
for i := nRow to Lines.Count – 1 do
begin
for j := k to Length(Lines[i]) do
begin
s := s + Lines[i][j];
if Length(s) = Rear[0] then
begin
Result := s;
Exit;
end;
end;
k := 1;
end;
end;
Подготовительный
этап мы рассмотрели, теперь остается рассмотреть основной код программы. Обработчики кнопок Onclick вызывают один и тот же метод и указывают необходимые параметры, чтобы зашифровать либо дешифровать текст сообщения. Процедура EncryptDecrypt в качестве параметров принимает источник текста сообщения, с которым нужно проделать необходимые действия, приемник преобразованного текста сообщения и тип преобразования. Последний параметр принимает одно из двух значений: 0 или 1. Значение О указывает на то, что будет производиться шифрование сообщения. Значение 1 указывает на то, что будет производиться дешифрование сообщения. Процедура EncryptDecrypt выполняет следующие действия. Сначала она пытается подготовить необходимую перестановку и, только если все прошло успешно, переходит к попытке преобразования текста сообщения, но предварительно делает еще одну проверку. Эта проверка заключается в следующем: нужно удостовериться в соответствии общей длины текста накладываемому на нее ограничению, то есть длина обязана быть кратна периоду транспозиции. Если все хорошо, то далее следует код преобразования текста сообщения с использованием подготовленной транспозиции. Для начала приведем исходный код, который находится в листинге 12.12.Листинг 12.12. Шифрование/дешифрование текста сообщения
procedure TfmTransposition.btnEncryptMessageClick (Sender:
TObject);
begin
EncryptDecrypt(mmDecryptMessage.Lines,
mmEncryptMessage.Lines, 0);
end;
procedure TfmTransposition.btnDecpyptMessageClick(Sender:
TObject);
begin
EncryptDecrypt(mmEncryptMessage.Lines,
mmDecryptMessage.Lines, 1);
end;
procedure TfmTransposition.EncryptDecrypt(SrcLines,
DstLines: TStrings;
nKey: Integer);
var
i, j, Cnt: Integer;
s, EncryptMsg: String;
begin
if RecalcRearrangement(nKey) then
begin
//вычисляем общую длину текста
Cnt := 0;
for i := 0 to SrcLines.Count – 1 do
Inc(Cnt, Length(SrcLines[i]));
//проверяем кратность общей длины длине перестановки
if Cnt mod Rear[0] <> 0 then
begin
MessageDlg(\'Ошибка: текст сообщения не кратен длине
перестановки\', mtError, [mbOk], 0);
Exit;
end;
//преобразуем сообщение
Cnt := Rear[0];
DstLines.BeginUpdate;
DstLines.Clear;
for i := 0 to SrcLines.Count – 1 do
begin
EncryptMsg := \'\
for j := 1 to Length(SrcLines[i]) do
begin
if Cnt = Rear[0] then
begin
s := GetLine(SrcLines, i, j);
Cnt := 0;
end;
Inc(Cnt);
EncryptMsg := EncryptMsg + s[Rear[Cnt]];
end;
DstLines.Add(EncryptMsg);
end;
DstLines.EndUpdate;
end
else
MessageDlg(\'Ошибка: перестановка задана неверно\', mtError,
[mbOk], 0);
end;
С подготовительным этапом мы разобрались, а теперь рассмотрим непосредственно сам процесс преобразования текста сообщения. Здесь переменная Cnt отвечает за то, какую часть очередной группы букв уже обработали. Если она равна количеству чисел в перестановке, то происходит переход к очередной группе букв сообщения. Алгоритм преобразования усложняется тем, что строки текста не обязательно кратны количеству чисел в перестановке. Поэтому для удобства мы написали функцию GetLine, получающую часть сообщения с указанной позиции в виде одной строки определенной длины, которая при необходимости склеена из нескольких подряд идущих строк. Теперь нам ничего не мешает заменить очередную букву сообщения соответствующей буквой из полученной строки. Результат работы приложения приведен на рис. 12.4.
Рис. 12.4. Результат работы приложения «Т ранспозиция с фиксированным периодом»
12.4. Шифр Виженера и его варианты
Ключ в шифре Виженера задается набором из п букв. Такие наборы подписываются с повторением под текстом сообщения, и полученные две последовательности складываются по модулю т, где т – количество букв в рассматриваемом алфавите (например, для русского алфавита каждая буква нумеруется от О (А) до 32 (Я) wn = 33). В результате получаем правило преобразования открытого текста И = xi + yi (mod т), где xi – буква в открытом тексте с номером i, yi – буква ключа, полученная сокращением числа i по модулю п. В табл. 12.1 приведен пример использования ключа ПБЕ.
Таблица 12.1
. Шифр Виженера с ключом ПБЕ
Шифр Виженера с периодом 1 называется шифром Цезаря. По сути, он представляет собой простую подстановку, в которой каждая буква некоторого сообщения М сдвигается циклически вперед на фиксированное количество мест по алфавиту. Именно это количество является ключом. Оно может принимать любое значение в диапазоне от 0 до т – 1. Повторное применение двух или более шифров Виженера будет называться составным шифром Виженера. Он имеет уравненией = xi + yi +… + zi (modm), где xi + yi +… + zi имеют различные периоды. Период их суммы, как и в составной транспозиции, будет наименьшим общим кратным отдельных периодов.