凯撒密码(java python)

凯撒密码是对称密码体系的代表，其原理简单点说就是原字母移动k个位置后用k位置处的字母代表之前的字母。下面给出我写的破解凯撒密码体系的初次尝试（暴力破解）。程序思路大致就是对密文做适当处理，去掉标点符号等一些会影响我们后续工作的字符，再将其分解为逐个单词，再将单词分解为字符，然后从1~26中选一个可能的位移量（密钥）求出其对应的可能解，如此一来将得到26组可能解，再将得到的可能解与事先准备好的100个常用单词做比较，选出匹配成功个数最大的对应的位移量下的可能解，此解就是破解的结果，（说了半天我都不知道在说啥，还是看代码吧）先看Java详细实现，后面还有Python的版本！

package xinxianquan;/*** @author node**/import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.FileReader;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;public class kaisa {public static void main(String[] args) {
//      String url_m="./cipher.txt";String url_m="./Emessage.txt";String url_w="./words.txt";//将密文信息录入并处理保存在message字符串中String message=readMessage(url_m, 1);System.out.println("密文信息:"+message);//破解long startTime=System.currentTimeMillis();   //获取开始时间searchK(splitMessage(message), url_w);long endTime=System.currentTimeMillis(); //获取结束时间System.out.println("\n解密用时"+(endTime-startTime)+"ms");}//读取文件内容方法public static String readMessage(String url,int flag) {String message="";String line;try {BufferedReader re =new BufferedReader(new FileReader(url));line=re.readLine();message =line;while(line != null) {line = re.readLine();if(line!=null && flag==0) {//0用来读取words。message+=" "+line; }else if(line!=null){message+=line;}        }re.close();} catch (IOException e) {// TODO Auto-generated catch blocke.printStackTrace();}return message;}//处理字符串，得到可能的解集public static String[][] splitMessage(String message) {//将句子拆分为单词（即出去空格和一些标点符号，此处给出空格、句号、感叹号和逗号，这些符号的存在会影响我们后期的处理）String [] result=message.split(" |\\.|!|,");//创建一个二维字符串数组，有26行，对应k的26种可能取值,result.length列表示每行都有这么多的单词String[][] maybeMessage =new String[26][result.length];//循环26次，每次都是一种k的可能取值。先将所有分割出来的单词分解为字符，保存在字符数组中（letter）//然后再将这些字符均往后移动k个位置，得到位移量可能为k的一种解//再将这种可能的解还原为字符串（单词）保存到maybeMessage中对应行的对应列中。//循环完26次后就得到了所有可能的解for(int k=0;k<26;k++) {for(int i=0;i<result.length;i++) {char[] letter = result[i].toCharArray();//将划分得到的单词逐个变成字符数组for(int j=0;j<letter.length;j++) {letter[j]=(char) ((letter[j]-'a'+(26-k+1))%26+'a');//将所得的字符数组逐个移动k个单位得到可能的解                       }//将转换后的字符数组转回字符串（单词）的形式存储起来maybeMessage[k][i]=String.valueOf(letter);   }}return maybeMessage;}//逐个匹配准备好的单词，常理上来说匹配到的单词越多，准确率越高public static void searchK(String[][] maybeMessage,String url) {//下面语句可以列出所有k值下破解的结果
//      for(int i=0;i<maybeMessage.length;i++) {
//          System.out.print("key="+(i+1)+": ");
//          for(int j=0;j<maybeMessage[0].length;j++) {
//              System.out.print(maybeMessage[i][j]+" ");
//          }
//          System.out.println();
//      }//首先将准备好的单词读入一个字符串数组中准备好配备int[] num=new int[26];for(int i=0;i<26;i++) {num[i]=0;}//读入的一个字符串用空格分割成多个单词String[] word=readMessage(url, 0).split(" ");
//      writerMessage("./wordline.txt",readMessage(url, 0));//暴力破解代码段for(int k=0;k<26;k++) {for(int i=0;i<maybeMessage[0].length;i++) {for(int j=0;j<word.length;j++) {//匹配到其中之一，num对应值加1，结束这个单词本次匹配，进入下一个单词的匹配if(maybeMessage[k][i].equals(word[j])) {num[k]++;break;}}}}//跑完三重循环，得到了每种k值下匹配成功的单词个数，求出成功匹配单词数最多的Kint max=0;int key=0;for(int i=0;i<num.length;i++) {if(num[i]>max) {max=num[i];key=i;}}//输出k=key时的字符串System.out.println("密钥是:"+(key-1));System.out.print("解密后的明文信息:");for(int i=0;i<maybeMessage[key].length ;i++) {System.out.print(maybeMessage[key][i]+" ");}}
}

运行结果：

当然如果你对Python更情有独钟，请看如下代码，思想是一样的，只不过Python太强大，几行代码就能实现，但是Java的实现过程对凯撒密码的理解会更深刻！

#!/usr/bin/env python3
# _*_ coding: utf-8 _*_
import re
import time
__author__ = 'Node'def encryption(Emessage, key):change = []message = list(Emessage.lower())for letter in  message:if letter>= 'a' and letter <= 'z':letter = chr((ord(letter) - ord('a') + 26 - key) % 26 + ord('a'))change.append(letter)else:change.append(letter)continuereturn ''.join(change)def search_key(mabeyMessage,words):result = []n = 0result = re.split(' |,|\.|!|\?',mabeyMessage)for em in result:if em in words.split():n = n + 1return nif __name__ == '__main__':with open('./Emessage.txt') as ef:#cipherEmessage = ef.read()with open('./wordline.txt')as wf:words = wf.read()pipei =[]max = 0K = 0start = time.perf_counter()for i in range(1,27):pipei.append(search_key(encryption(Emessage,i),words))if pipei[i-1] > max:max = pipei[i-1]K = iend = time.perf_counter()print('密文信息:',Emessage)print('密钥是:k=',K)print('明文信息：',encryption(Emessage,K))print('解密用时:%s Seconds'%( end - start ))
#加密用法m1 = 'what can I do for you?'e1=encryption(m1,3)print('加密后:',e1)

运行结果：

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