DES algorithm

DES 算法的核心思想是混淆和扩散，我们来看它是怎么做来达到这个目地的。

流程：

密钥置换选择1(pc1) ->密钥循环左移表(rot) ->压缩选排阵(pc2)
初选排阵(ip) ->(扩展选排阵(e) ->S-Box阵(s) ->P选排阵(p)->)*16->末选排阵(fp)

置换使得顺序杂乱无章，密钥循环移位，压缩选排和round()（轮函数）中的扩展选排和S-BOX的替换使得每一位都尽可能的扩散到其它位，达到扩散的目地。

刚开始写时思路不是很清晰，而且对STL中的bitset<_N>的理解只是一知半解，害得我走了好多的弯路，尤其注意这一点，对于位串 bitset<6> b("000001");
b[0]不是0而是1，后来干脆自己写了一个bitset<_N>。

 

代码：

bitset.h

//I'm not accustomed to the bitset container in STL,so I decided to write it in my own habit;//根据DES算法的特点而写，不一定适应其它算法template<size_t _N>class bitset{private:bool f[_N];public:bitset(){memset(f,0,sizeof(f));}bitset(string s){int i,j;for(i=0,j=0;i<s.size();i++)f[j++]=s[i]-'0';while(j<_N)f[j++]=0;}bitset(int i){int pos=_N-1;while(i){f[pos--]=i&1;i>>=1;}while(pos>-1)f[pos--]=0;}//bool & operator[](int pos){return f[pos];}void operator=(bitset<_N> b1){int i;for(i=0;i<_N;i++)f[i]=b1[i];}//friend ostream & operator<<(ostream &out,bitset<_N> &b1){int i;for(i=0;i<_N;i++){out<<b1[i];}return out;}void operator<<=(short &step){//循环左移一到二位int i;bool t[2];t[0]=f[0];if(step==2)t[1]=f[1];if(step==1){for(i=0;i<_N-1;i++)f[i]=f[i+1];f[_N-1]=t[0];}else{for(i=0;i<_N-2;i++)f[i]=f[i+2];f[_N-2]=t[0];f[_N-1]=t[1];}}bitset<_N> operator^(bitset<_N> b1){bitset<_N> b0;int i;for(i=0;i<_N;i++)b0[i]=f[i]^b1[i];return b0;}void operator^=(bitset<_N> b1){int i;for(i=0;i<_N;i++)f[i]^=b1[i];}string to_string(){string s;int i;for(i=0;i<_N;i++)s+=(char)( f[i]+'0');return s;}unsigned __int64 to_ulong(){int pos=0;unsigned __int64 i=pow((double)2,_N-1);unsigned __int64 sum=0;while(pos<_N)sum+=f[pos++]*i,i>>=1;return sum; }};

 

 

GetBlockCode.h

#include"round.h"string getBlockCode( bitset<M> part,bitset<PKEY> * key,bool flag ){//initial permutebitset<M> p1; int i,j;for(i=0;i<M;i++)p1[i]=part[ ip[i] ];//Li=Ri-1,Ri=Li-1^Round(Ri-1,ki)bitset<HM> left,right,tmp;for(j=0;j<HM;j++){left[j]=p1[j];right[j]=p1[j+HM];}for(i=1;i<=16;i++){tmp=right;right=left^round(right,key,flag?17-i:i);left=tmp;}//swap left and rightswap(left,right);for(i=0;i<HM;i++){p1[i]=left[i];p1[i+HM]=right[i];}//final permutebitset<M> final;for(i=0;i<M;i++)final[i]=p1[ fp[i] ];//cout<<"final: "<<final<<endl;//to_stringstring block;bitset<BYTE> ascII;for(i=0;i<8;i++){for(j=0;j<8;j++){ascII[j]=final[i*BYTE+j];}block+=(char)ascII.to_ulong();}return block;}

 

GetKeys.h

 

void getKeys(string k0,bitset<PKEY> * key){bitset<M> orig=stringToBit(k0);bitset<KEY> p1;//一次点名pc-1int i;for(i=0;i<KEY;i++){p1[i]=orig[ pc1[i] ];}//get k1~k16bitset<HKEY> left,right; for(i=0;i<HKEY;i++)left[i]=p1[i],right[i]=p1[HKEY+i] ;int j;bitset<KEY> tmp;for(i=1;i<=16;i++){ left<<=rot[i-1];right<<=rot[i-1];tmp=bitset<KEY>( left.to_string()+right.to_string() );for(j=0;j<PKEY;j++)key[i][j]=tmp[ pc2[j] ];//cout<<"//k"<<i<<':'<<' '<<key[i]<<endl;}}

 

main.cpp

/*id:ysjjovolang:C++task:des decryptiondescription:this des algorithm version is originally invented by Lin,I wish everyone will enjoy it ,correct it and tell me!*/#include"variable.h"#include"bitset.h"#include"stringToBit.h"#include"getKeys.h"#include"getBlockCode.h"string des(string mes,string k0,bool flag){bitset<PKEY> key[17];//k1-k16 k0 isn't existgetKeys(k0,key);int i;string code;int cnt=mes.size() / BYTE+( mes.size()%BYTE?1:0 );for(i=0;i<cnt;i++){code+=getBlockCode( stringToBit( mes.substr(i*BYTE,BYTE) ) , key,flag); }return code;}//bitset<_N> 初使值为0//string 初使值为""(空)//char(0)为空字符 str+char(0) == strchar m[4000];int main(){ifstream cin1("message.in"),cin2("key.in");string message,key;cin1.getline(m,sizeof(m),EOF);cin1.close();message=string(m); cin2.getline(m,sizeof(m),EOF);cin2.close();key=string(m);//F^-1( F(M,K) , K )=M ----加密后解密为原文，false为加密，true为解密 //f^-1(f(x))=xcout<<des( des(message,key,false),key,true )<<endl;return 0;}/* sample*///message:abcdefgh key:12345678//messgae bit: 0110000101100010011000110110010001100101011001100110011101101000//cryption bit: 0010100001000001001110001011100110101001000011100101111011110011//k1: 111100001011111001100110101110000111000000110010//k2: 111000001011111001110110100110110100100110100101//k3: 111001001111011001110110000000100100101110010001//k4: 111001101101011101110010110100110010000100010101//k5: 111011101101001101110011111000110000001110001000//k6: 101011111101001101011011010100000011001100001111//k7: 001011110101001111011011011101100001000010101100//k8: 001111110101100111011001010000000011100111101011//k9: 000111110101100111011001011011001110010110000001//k10: 000111110110100111011101101010100100010001001011//k11: 000111110110110110001101110011101101001100000010//k12: 010110110010110110101101100101000100011101101000//k13: 110110011010110010101101110110001001101001000000//k14: 110100011010111010101110110100001110011000111000//k15: 111100001011111010100110001110010011111000001000//k16: 111100001011111000100110000010100001011010110101

 

round.h

//扩展选排阵(e) ->S-Box阵(s) ->P选排阵(p)bitset<HM> round(bitset<HM> half,bitset<PKEY> *key,int n){bitset<PKEY> exM;//extend and permuteint i;for(i=0;i<48;i++){exM[i]=half[ e[i] ];}exM^=key[n];//s-box replacementbitset<2> row;bitset<4> colum,ans;int j;for(i=0;i<8;i++){row[0]= exM[i*6];row[1]=exM[i*6+5];for(j=0;j<4;j++){colum[j]=exM[i*6+j+1];}//ans=bitset<4>( s[i*64+ row.to_ulong()*16 + colum.to_ulong() ] );ans=bitset<4>( s[i][ row.to_ulong() ][ colum.to_ulong() ] );for(j=0;j<4;j++)half[i*4+j]=ans[j];}//bitset<HM> tran;for(i=0;i<HM;i++){tran[i]=half[ p[i] ];}return tran;}

 

StringToBit.h

 

//8*8位一组 少于8字符用NULL填充！不影响结果.bitset<M> stringToBit(string mes){int size=( mes.size()>=8?8:mes.size() );bitset<BYTE> b1;string tmp;for(int i=0;i<size;i++){b1=bitset<BYTE>( mes[i] );tmp+=b1.to_string();}//cout<<tmp<<endl;//cout<<bitset<M>(tmp)<<endl;return bitset<M>(tmp);}

 

variable.h

#pragma warning(disable: 4800)#include<iostream>#include<cmath>#include<algorithm>#include<string>#include<fstream>using namespace std;#define M 64 #define HM 32 #define KEY 56 #define HKEY 28 #define PKEY 48 #define BYTE 8 /* 书上的下标是从1开始，而实际的是0开始因此全部减1但S-box和置换选择表(pc1)保持一致。因为S-box中的元素和下标无关，pc1表中的处理方法和书上的不一样，这里的方法是忽略高位，也就是(0，8，16，24，32，40，56)*///初选排阵 /* Initial permutation IP */char ip[]={ 57, 49, 41, 33, 25, 17, 9, 1, 59, 51, 43, 35, 27, 19, 11, 3, 61, 53, 45, 37, 29, 21, 13, 5, 63, 55, 47, 39, 31, 23, 15, 7,56, 48, 40, 32, 24, 16, 8, 0, 58, 50, 42, 34, 26, 18, 10, 2,60, 52, 44, 36, 28, 20, 12, 4,62, 54, 46, 38, 30, 22, 14, 6};//末选排阵/* Final permutation IP^-1 */char fp[]={ 39, 7, 47, 15, 55, 23, 63, 31, 38, 6, 46, 14, 54, 22, 62, 30, 37, 5, 45, 13, 53, 21, 61, 29,36, 4, 44, 12, 52, 20, 60, 28,35, 3, 43, 11, 51, 19, 59, 27, 34, 2, 42, 10, 50, 18, 58, 26, 33, 1, 41, 9, 49, 17, 57, 25, 32, 0, 40, 8, 48, 16, 56, 24 };//扩展选排阵char e[]={ 31, 0, 1, 2, 3, 4, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 11, 12, 13, 14, 15, 16,15, 16, 17, 18, 19, 20,19, 20, 21, 22, 23, 24, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 27, 28, 29, 30, 31, 0}; //P选排阵char p[]={ 15, 6, 19, 20,28, 11, 27, 16,0, 14, 22, 25, 4, 17, 30, 9,1, 7, 23, 13,31, 26, 2, 8, 18, 12, 29, 5, 21, 10, 3, 24}; // cut high bit(0,8,16,24,32,40,48,56)// rest permute//密钥置换选择1(pc1)char pc1[] ={57, 49, 41, 33, 25, 17, 9,1, 58, 50, 42, 34, 26, 18,10, 2, 59, 51, 43, 35, 27,19, 11, 3, 60, 52, 44, 36,63, 55, 47, 39, 31, 23, 15,7, 62, 54, 46, 38, 30, 22,14, 6, 61, 53, 45, 37, 29,21, 13, 5, 28, 20, 12, 4};//密钥循环左移表(rot)short rot[] = /* Number left rotations of pc1 */{1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 6, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1};//压缩选排阵(pc2)char pc2[]={ 13, 16, 10, 23, 0, 4, 2, 27, 14, 5, 20, 9,22, 18, 11, 3, 25, 7, 15, 6, 26, 19, 12, 1,40, 51, 30, 36, 46, 54,29, 39, 50, 44, 32, 47, 43, 48, 38, 55, 33, 52,45, 41, 49, 35, 28, 31};//S-Box阵char s[8][4][16] ={/* S1 */14, 4, 13, 1, 2, 15, 11, 8, 3, 10, 6, 12, 5, 9, 0, 7,0, 15,7,4, 14,2, 13,1, 10,6, 12, 11,9,5,3,8,4,1, 14,8, 13,6,2, 11, 15, 12,9,7,3, 10,5,0,15, 12, 8, 2, 4, 9, 1, 7, 5, 11, 3, 14, 10, 0, 6, 13,/* S2 */15, 1, 8, 14, 6, 11, 3, 4, 9, 7, 2, 13, 12, 0, 5, 10,3, 13,4,7, 15,2,8, 14, 12,0,1, 10,6,9, 11,5,0, 14,7, 11, 10,4, 13,1,5,8, 12,6,9,3,2, 15,13, 8, 10, 1, 3, 15, 4, 2, 11, 6, 7, 12, 0, 5, 14, 9,/* S3 */10, 0, 9, 14, 6, 3, 15, 5, 1, 13, 12, 7, 11, 4, 2, 8,13, 7, 0, 9, 3, 4, 6, 10, 2, 8, 5, 14, 12, 11, 15, 1,13, 6, 4, 9, 8, 15, 3, 0, 11, 1, 2, 12, 5, 10, 14, 7,1, 10, 13,0,6,9,8,7,4, 15, 14,3, 11,5,2, 12,/* S4 */7, 13, 14,3,0,6,9, 10,1,2,8,5, 11, 12,4, 15,13, 8, 11, 5, 6, 15, 0, 3, 4, 7, 2, 12, 1, 10, 14, 9,10, 6, 9, 0, 12, 11, 7, 13, 15, 1, 3, 14, 5, 2, 8, 4,3, 15,0,6, 10,1, 13,8,9,4,5, 11, 12,7,2, 14,/* S5 */2, 12,4,1,7, 10, 11,6,8,5,3, 15, 13,0, 14,9,14, 11, 2, 12, 4, 7, 13, 1, 5, 0, 15, 10, 3, 9, 8, 6,4,2,1, 11, 10, 13,7,8, 15,9, 12,5,6,3,0, 14,11, 8, 12, 7, 1, 14, 2, 13, 6, 15, 0, 9, 10, 4, 5, 3,/* S6 */12, 1, 10, 15, 9, 2, 6, 8, 0, 13, 3, 4, 14, 7, 5, 11,10, 15, 4, 2, 7, 12, 9, 5, 6, 1, 13, 14, 0, 11, 3, 8,9, 14, 15,5,2,8, 12,3,7,0,4, 10,1, 13, 11,6,4,3,2, 12,9,5, 15, 10, 11, 14,1,7,6,0,8, 13,/* S7 */4, 11,2, 14, 15,0,8, 13,3, 12,9,7,5, 10,6,1,13, 0, 11, 7, 4, 9, 1, 10, 14, 3, 5, 12, 2, 15, 8, 6,1,4, 11, 13, 12,3,7, 14, 10, 15,6,8,0,5,9,2,6, 11, 13,8,1,4, 10,7,9,5,0, 15, 14,2,3, 12,/* S8 */13, 2, 8, 4, 6, 15, 11, 1, 10, 9, 3, 14, 5, 0, 12, 7,1, 15, 13,8, 10,3,7,4, 12,5,6, 11,0, 14,9,2,7, 11,4,1,9, 12, 14,2,0,6, 10, 13, 15,3,5,8,2,1, 14,7,4, 10,8, 13, 15, 12,9,0,3,5,6, 11};

 

message.in(输入明文）

可自义，只要是文本文件就行！

Time Limit: 1000.0ms, Special Time Limit:2500.0ms, Memory Limit:64000.0KB Total submit users: 0, Accepted users: 0 Problem 1013:No special judgement真三国无双Description真三国无双是魔兽的一个游戏，该游戏是以中国三国的历史背景而制作的，该游戏是5 V 5的游戏模式，敌对双方各5个英雄，推掉了对方的大本营就算取得了胜利。 ZYH和SN都喜欢玩这个游戏，但是他们谁也不服谁，都觉得自己的操作比对方厉害，因此他们两人决定以单挑的方式来一决高下。ZYH选择了他最喜欢的英雄：关羽，SN也选择了他喜欢的英雄：典韦。 在他们开始正式比赛前，裁判介绍了一下关羽和典韦的技能。典韦有个脚踢地面而造成群晕的技能，简称为T，由于是游戏，它会有个动画效果，因此典韦使用T分为三个阶段：点击T à T的动画 à T的释放点击T的时间可以忽略，T的动画需要a(MS)；T的释放时间为b(MS)，在这段时间内，如果对方英雄在地面，就会被击晕。 而关羽使用技能D，过程是这样的：点击D à 选择方向à 转身（英雄会逆时针转身到选择的方向）à 跳到空中à 落下点击D和选择方向的时间可以忽略，转身时间为c(MS)，跳到空中停留的时间为d(MS)。英雄当前方向与选择方向之间的逆时针夹角叫做旋转角度。转身时间c = 旋转角度 × 10 (MS)。在游戏中，旋转角度的范围为[0, 360)，不可能小于0或者大于等于360。 因此关羽和典韦单挑的时候，关羽喜欢用自己的技能D躲典韦的技能T，这就必须满足在典韦技能T释放的b(MS)时间内，关羽必须在空中。为了简化问题，我们认为，关羽在起跳或者落地的瞬间，典韦的技能T对他是无效的。 裁判正式介绍技能后，ZYH（关羽）就和SN（典韦）开始单挑了，他们在打架多次后，ZYH（关羽）和SN（典韦）的血量都处于死亡的边缘，此时SN（典韦）果断使用了自己的技能T，希望可以把ZYH（关羽）杀了，而ZYH（关羽）也在同时使用了技能D。 现在ZYH（关羽）求救于你，希望你能帮他计算关羽能选择的最小旋转角度，他的命就掌握在你的手上，你可不能随便应付吧。另外注意一点的就是，他们的技能现在只能释放一次。 Input输入的第一行表示测试数据的组数N。下面输入包括N行，每行包括三个整数，分别表示a, b, d (1 ≤ a ≤ 10000, 1 ≤ b ≤ 10000, 1 ≤ d ≤ 10000)。Output如果ZYH（关羽）可以成功躲掉SN（典韦）的技能T，则输出能成功躲避的最小旋转角度（小数点后保留两位有效数字）。否则输出IMPOSSIBLE；每个输出后都换一行。Sample Input31 1 11 2 12 1 2Sample Output0.10IMPOSSIBLE0.10JudgeStatus Problems Ranklist

 

key.in(输入密钥）

可自定义，但我写的DES算法里只取最前面的8个字符做为密钥，不足补NULL，不影响结果！

I love it!

 

绝对原创，希望大家转载时注明出处！