算法基础——2.6加密与解密

例一：简单加密

[java] view plaincopy

1. public class A  
2. {  
3.     public static void main(String[] args) throws Exception  
4.     {  
5.         String s = "我们abc";  
6.         String key = "xyz";  
7.           
8.         byte[] key_buf = key.getBytes("utf-8");  
9.           
10.         //加密  
11.         byte[] buf = s.getBytes("utf-8");  
12.         for(int i=0; i<buf.length; i++){  
13.             buf[i] ^= key_buf[i%key_buf.length];   
14.         }  
15.           
16.         // 解密  
17.         for(int i=0; i<buf.length; i++){  
18.             buf[i] ^= key_buf[i%key_buf.length];   
19.         }  
20.           
21.                   
22.         System.out.println(new String(buf, "utf-8"));  
23.     }  
24. }  

例二：完整简单加密

[java] view plaincopy

1. public class Simple  
2. {  
3.     // buf 中的byte每个都转为16进制的串的表述形式  
4.     static String byteToAF(byte[] buf)  
5.     {  
6.         StringBuffer sb = new StringBuffer();  
7.         for(int i=0; i<buf.length; i++){  
8.             sb.append(String.format("%02X",buf[i]));  
9.         }  
10.         return sb.toString();  
11.     }  
12.       
13.     // 用16进制串形式表达的 byte，转换为byte数组  
14.     static byte[] AFtoByte(String s)  
15.     {  
16.         byte[] out = new byte[s.length()/2];  
17.           
18.         for(int i=0; i<s.length(); i+=2){  
19.             out[i/2] = (byte)(Character.getNumericValue(s.charAt(i)) * 16  
20.                 + Character.getNumericValue(s.charAt(i+1)));  
21.         }   
22.           
23.         return out;  
24.     }  
25.       
26.     // 加密过程  
27.     static String encrypt(String src, String key)  
28.     {  
29.         if(key.length()<1) return null;  
30.         try{  
31.             byte[] buf_txt = src.getBytes("utf-8");  
32.             byte[] buf_key = key.getBytes("utf-8");  
33.               
34.             for(int i=0; i<buf_txt.length; i++){  
35.                 buf_txt[i] ^= buf_key[i%buf_key.length];  
36.             }  
37.               
38.             return byteToAF(buf_txt);  
39.               
40.         }  
41.         catch(Exception e){  
42.             e.printStackTrace();  
43.         }  
44.         return null;  
45.     }  
46.       
47.     // 解密过程  
48.     static String decrypt(String src, String key)  
49.     {  
50.         if(key.length()<1) return null;  
51.         try{  
52.             byte[] buf_txt = AFtoByte(src);  
53.             byte[] buf_key = key.getBytes("utf-8");  
54.               
55.             for(int i=0; i<buf_txt.length; i++){  
56.                 buf_txt[i] ^= buf_key[i%buf_key.length];  
57.             }  
58.               
59.             return new String(buf_txt,"utf-8");  
60.               
61.         }  
62.         catch(Exception e){  
63.             e.printStackTrace();  
64.         }  
65.         return null;  
66.           
67.     }  
68.       
69.     public static void main(String[] args)  
70.     {  
71.         String s = encrypt("我们ab","xyz");  
72.         System.out.println(s);  
73.               
74.         String s2 = decrypt(s,"xyz");  
75.         System.out.println(s2);       
76.     }  
77. }  

例三:AES加密

[java] view plaincopy

1. import javax.crypto.*;  
2. import javax.crypto.spec.*;  
3. import java.security.*;  
4.   
5. import sun.misc.BASE64Decoder;  
6. import sun.misc.BASE64Encoder;  
7.   
8.   
9. public class AES  
10. {  
11.       
12.     public static String encrypt(String src, String pwd)   
13.     {    
14.         try {  
15.             // 处理密钥  
16.             byte[] bKey = pwd.getBytes("utf-8");  
17.             byte[] buf = new byte[16]; // 创建一个空的16位字节数组（默认值为0）  
18.       
19.             for (int i = 0; i < bKey.length && i < buf.length; i++) {  
20.                 buf[i] = bKey[i];  
21.             }  
22.             SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(buf, "AES");   
23.               
24.             // 加密  
25.             Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");// 创建密码器  
26.             cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);  
27.             byte[] out = cipher.doFinal(src.getBytes("utf-8"));  
28.               
29.             //转为串  
30.             return new BASE64Encoder().encode(out);  
31.         }   
32.         catch (Exception e) {  
33.             e.printStackTrace();  
34.         }    
35.   
36.         return "";  
37.     }  
38.       
39.     public static String decrypt(String src, String pwd)   
40.     {    
41.         try {  
42.             // 处理密钥  
43.             byte[] bKey = pwd.getBytes("utf-8");  
44.             byte[] buf = new byte[16]; // 创建一个空的16位字节数组（默认值为0）  
45.       
46.             for (int i = 0; i < bKey.length && i < buf.length; i++) {  
47.                 buf[i] = bKey[i];  
48.             }  
49.             SecretKeySpec key = new SecretKeySpec(buf, "AES");   
50.               
51.             // 密文还原为byte[]  
52.             buf = new BASE64Decoder().decodeBuffer(src);  
53.               
54.             // 解密  
55.             Cipher cipher = Cipher.getInstance("AES");// 创建密码器  
56.             cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);  
57.             byte[] out = cipher.doFinal(buf);  
58.               
59.             // 转为串  
60.             return new String(out,"utf-8");  
61.         }   
62.         catch (Exception e) {  
63.             e.printStackTrace();  
64.         }    
65.   
66.         return "";  
67.     }  
68.       
69.     public static void main(String[] args) throws Exception  
70.     {  
71.         String s = "1中国人abc";  
72.           
73.         String s2 = encrypt(s,"xyz1");  
74.           
75.         System.out.println(s2);  
76.           
77.         String s3 = decrypt(s2,"xyz1");  
78.           
79.         System.out.println(s3);  
80.     }  
81. }  

例四：

[java] view plaincopy

1. /*设计程序 
2. 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： 
3. 1.首先按行填入密钥串。 
4. 2.紧接其后，按字母序按行填入不在密钥串中的字母。 
5. 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。 
6. 如果密钥为youandme，则该方阵如下： 
7. y o u a n 
8. d m e b c 
9. f g h i j 
10. k l p q r 
11. s t v w x 
12. 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（红色字体）： 
13. y o u a n 
14. d m e b c 
15. f g h i j 
16. k l p q r 
17. s t v w x 
18. 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。 
19. 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。 
20. 另外有如下规定： 
21. 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； 
22. 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； 
23. 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； 
24. 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； 
25. 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； 
26. 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。 
27. 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。 
28. 要求输入形式如下： 
29. 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。 
30. 在标准输出上输出加密后的字符串。 
31. 例如，若输入： 
32. youandme 
33. welcometohangzhou 
34. 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。 
35. 因此输出的结果为： 
36. vbrmmomvugnagzguu*/  
37.   
38. public class C6 {  
39.     static char [][] key = new char[5][5];//5x5的方阵  
40.     static int [] alp = new int[26];//字母表，表示26个字母是否已经出现，-1表示没有出现过，i>-1表示已经出现，i/5为在方阵的横坐标，i%5为在方阵的纵坐标  
41.       
42.     //将密匙转化为5x5的方阵  
43.     public static void change(char []ckey) {  
44.         for(int i = 0; i < 26; ++i)//字母表初始化  
45.             alp[i] = -1;  
46.           
47.         // 按行填入密钥串  
48.         for (int ix = 0; ix < ckey.length; ++ix) {  
49.             key[ix / 5][ix % 5] = ckey[ix];  
50.             switch (ckey[ix]) {// 密钥中出现的字母，置为true  
51.             case 'a':  
52.                 alp['a' - 'a'] = ix;  
53.                 break;  
54.             case 'b':  
55.                 alp['b' - 'a'] = ix;  
56.                 break;  
57.             case 'c':  
58.                 alp['c' - 'a'] = ix;  
59.                 break;  
60.             case 'd':  
61.                 alp['d' - 'a'] = ix;  
62.                 break;  
63.             case 'e':  
64.                 alp['e' - 'a'] = ix;  
65.                 break;  
66.             case 'f':  
67.                 alp['f' - 'a'] = ix;  
68.                 break;  
69.             case 'g':  
70.                 alp['g' - 'a'] = ix;  
71.                 break;  
72.             case 'h':  
73.                 alp['h' - 'a'] = ix;  
74.                 break;  
75.             case 'i':  
76.                 alp['i' - 'a'] = ix;  
77.                 break;  
78.             case 'j':  
79.                 alp['j' - 'a'] = ix;  
80.                 break;  
81.             case 'k':  
82.                 alp['k' - 'a'] = ix;  
83.                 break;  
84.             case 'l':  
85.                 alp['l' - 'a'] = ix;  
86.                 break;  
87.             case 'm':  
88.                 alp['m' - 'a'] = ix;  
89.                 break;  
90.             case 'n':  
91.                 alp['n' - 'a'] = ix;  
92.                 break;  
93.             case 'o':  
94.                 alp['o' - 'a'] = ix;  
95.                 break;  
96.             case 'p':  
97.                 alp['p' - 'a'] = ix;  
98.                 break;  
99.             case 'q':  
100.                 alp['q' - 'a'] = ix;  
101.                 break;  
102.             case 'r':  
103.                 alp['r' - 'a'] = ix;  
104.                 break;  
105.             case 's':  
106.                 alp['s' - 'a'] = ix;  
107.                 break;  
108.             case 't':  
109.                 alp['t' - 'a'] = ix;  
110.                 break;  
111.             case 'u':  
112.                 alp['u' - 'a'] = ix;  
113.                 break;  
114.             case 'v':  
115.                 alp['v' - 'a'] = ix;  
116.                 break;  
117.             case 'w':  
118.                 alp['w' - 'a'] = ix;  
119.                 break;  
120.             case 'x':  
121.                 alp['x' - 'a'] = ix;  
122.                 break;  
123.             case 'y':  
124.                 alp['y' - 'a'] = ix;  
125.                 break;  
126.             case 'z':  
127.                 alp['z' - 'a'] = ix;  
128.                 break;  
129.             default:  
130.                 break;  
131.             }  
132.         }  
133.         // 紧接其后，按字母序按行填入不在密钥串中的字母  
134.         for (int j = ckey.length, k = 0; j < 25 && k < 26; ++j, ++k) {  
135.             // 不在密钥串中的字母  
136.             if (alp[k] == -1) {  
137.                 key[j / 5][j % 5] = (char) (k + 'a');  
138.                 alp[k] = j;  
139.             } else {  
140.                 j--;  
141.             }  
142.         }  
143.   
144.         // 输出转化过 的5*5的矩阵  
145.         for (int i = 0; i < 5; ++i) {  
146.             for (int j = 0; j < 5; ++j) {  
147.                 System.out.print(key[i][j] + " ");  
148.             }  
149.             System.out.println();  
150.         }  
151.     }  
152.       
153.     // 加密过程  
154.     public static String encrypt (String pair, String s){  
155.         // 处理密钥  
156.         char []ckey = pair.toCharArray();//密匙  
157.         change(ckey);//将密匙转化为5x5的方阵  
158.           
159.           
160.         char [] c_s = s.toCharArray();  
161.         //从待加密字符串取每对字母加密  
162.         for(int i = 1; i < c_s.length; i += 2){//1  
163.             //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或一对字母中有一个字母不在正方形中 时则不变换，直接放入加密串中  
164.             if(c_s[i-1] == c_s[i] || (alp[c_s[i-1] - 'a'] == -1) || (alp[c_s[i] - 'a'] == -1))  
165.                 continue;  
166.             //两个字母都在在正方形中且一对字母中的两个字母不同  
167.             else {  
168.                 int row1 = alp[c_s[i-1] - 'a'] / 5;//一对字母中的第一个字母横坐标  
169.                 int clum1 = alp[c_s[i-1] - 'a'] % 5;//一对字母中的第一个字母纵坐标  
170.                 int row2 = alp[c_s[i] - 'a'] / 5;//一对字母中的第二个字母横坐标  
171.                 int clum2 = alp[c_s[i] - 'a'] % 5;//一对字母中的第二个字母纵坐标  
172.                   
173.                 if(row1 == row2 || clum1 == clum2){//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  
174.                     char temp = c_s[i-1];  
175.                     c_s[i-1] = c_s[i];  
176.                     c_s[i] = temp;  
177.                 }  
178.                 //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，  
179.                 //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；  
180.                 else{  
181.                     c_s[i-1] = key[row1][clum2];  
182.                     c_s[i] = key[row2][clum1];  
183.                 }  
184.             }  
185. /*          if(c_s.length % 2 == 1 && i == c_s.length ){ 
186.                 break; 
187.             }*/  
188.         }  
189.       
190.         String s2 = new String(c_s);//存储加密过的字符串  
191.         return s2;  
192.     }  
193.       
194.     // 解密过程  
195.     public static String decrypt (String pair, String s){  
196.         // 处理密钥  
197.         char []ckey = pair.toCharArray();//密匙  
198.         change(ckey);//将密匙转化为5x5的方阵  
199.           
200.         char [] c_s = s.toCharArray();  
201.         //从待加密字符串取每对字母加密  
202.         for(int i = 1; i < c_s.length; i += 2){//1  
203.             //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或一对字母中有一个字母不在正方形中 时则不变换，直接放入加密串中  
204.             if(c_s[i-1] == c_s[i] || (alp[c_s[i-1] - 'a'] == -1) || (alp[c_s[i] - 'a'] == -1))  
205.                 continue;  
206.             //两个字母都在在正方形中且一对字母中的两个字母不同  
207.             else {  
208.                 int row1 = alp[c_s[i-1] - 'a'] / 5;//一对字母中的第一个字母横坐标  
209.                 int clum1 = alp[c_s[i-1] - 'a'] % 5;//一对字母中的第一个字母纵坐标  
210.                 int row2 = alp[c_s[i] - 'a'] / 5;//一对字母中的第二个字母横坐标  
211.                 int clum2 = alp[c_s[i] - 'a'] % 5;//一对字母中的第二个字母纵坐标  
212.                   
213.                 if(row1 == row2 || clum1 == clum2){//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  
214.                     char temp = c_s[i-1];  
215.                     c_s[i-1] = c_s[i];  
216.                     c_s[i] = temp;  
217.                 }  
218.                 //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，  
219.                 //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；  
220.                 else{  
221.                     c_s[i-1] = key[row1][clum2];  
222.                     c_s[i] = key[row2][clum1];  
223.                 }  
224.             }  
225. /*          if(c_s.length % 2 == 1 && i == c_s.length ){ 
226.                 break; 
227.             }*/  
228.         }  
229.       
230.         String s2 = new String(c_s);//存储加密过的字符串  
231.         return s2;  
232.   
233.     }  
234.       
235.     public static void main(String[] args) {  
236.         String s;//待加密字符串  
237.         String pair;//密匙  
238.         Scanner scan = new Scanner(System.in);  
239.         System.out.println("请输入两行字符串，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）：");  
240.         pair = scan.nextLine();  
241.         s = scan.nextLine();  
242.           
243.         String s2 = encrypt(pair, s);  
244.         String s3 = decrypt (pair, s2);  
245.         System.out.println("加密过的字符串：");  
246.         System.out.println(s2);  
247.         System.out.println("解密过的字符串：");  
248.         System.out.println(s3);  
249.           
250.     }  
251.