hill密码的代码用C语言怎么编写

时间: 2024-05-10 08:18:03 浏览: 15
Hill密码是一种经典的分组密码,用于加密和解密一段文本。在C语言中,可以通过矩阵运算来实现Hill密码的加密和解密。下面是一个简单的Hill密码加密解密的C语言代码示例: ```c #include <stdio.h> #include <stdlib.h> #include <string.h> #include <math.h> #define MAX_LEN 1000 // 最大明文长度 // 定义矩阵结构体 typedef struct { int **data; // 矩阵数据 int rows; // 行数 int cols; // 列数 } matrix_t; // 创建一个矩阵 matrix_t* create_matrix(int rows, int cols) { matrix_t *mat = (matrix_t *)malloc(sizeof(matrix_t)); mat->rows = rows; mat->cols = cols; mat->data = (int **)malloc(sizeof(int *) * rows); for (int i = 0; i < rows; i++) { mat->data[i] = (int *)malloc(sizeof(int) * cols); memset(mat->data[i], 0, sizeof(int) * cols); } return mat; } // 删除一个矩阵 void delete_matrix(matrix_t *mat) { for (int i = 0; i < mat->rows; i++) { free(mat->data[i]); } free(mat->data); free(mat); } // 打印矩阵 void print_matrix(matrix_t *mat) { for (int i = 0; i < mat->rows; i++) { for (int j = 0; j < mat->cols; j++) { printf("%d ", mat->data[i][j]); } printf("\n"); } } // 矩阵乘法 matrix_t* matrix_multiply(matrix_t *mat1, matrix_t *mat2) { if (mat1->cols != mat2->rows) { return NULL; } matrix_t *result = create_matrix(mat1->rows, mat2->cols); for (int i = 0; i < mat1->rows; i++) { for (int j = 0; j < mat2->cols; j++) { for (int k = 0; k < mat1->cols; k++) { result->data[i][j] += mat1->data[i][k] * mat2->data[k][j]; } result->data[i][j] %= 26; // 取模运算,26为字母表长度 } } return result; } // 加密函数 void hill_encrypt(char *plaintext, char *key) { int len = strlen(plaintext); int key_len = strlen(key); // 根据key长度创建矩阵 int rows = ceil(sqrt(key_len)); matrix_t *mat = create_matrix(rows, rows); // 将key填充到矩阵中 int index = 0; for (int i = 0; i < rows; i++) { for (int j = 0; j < rows; j++) { if (index < key_len) { mat->data[i][j] = key[index++] - 'a'; } } } // 将明文填充到矩阵中 matrix_t *plain_mat = create_matrix(rows, len / rows + 1); index = 0; for (int j = 0; j < len / rows + 1; j++) { for (int i = 0; i < rows; i++) { if (index < len) { plain_mat->data[i][j] = plaintext[index++] - 'a'; } } } // 矩阵乘法得到密文矩阵 matrix_t *cipher_mat = matrix_multiply(mat, plain_mat); // 将密文矩阵转换为字符串输出 index = 0; for (int j = 0; j < len / rows + 1; j++) { for (int i = 0; i < rows; i++) { if (index < len) { plaintext[index++] = cipher_mat->data[i][j] + 'a'; } } } plaintext[len] = '\0'; // 释放内存 delete_matrix(mat); delete_matrix(plain_mat); delete_matrix(cipher_mat); } // 解密函数 void hill_decrypt(char *ciphertext, char *key) { int len = strlen(ciphertext); int key_len = strlen(key); // 根据key长度创建矩阵 int rows = ceil(sqrt(key_len)); matrix_t *mat = create_matrix(rows, rows); // 将key填充到矩阵中 int index = 0; for (int i = 0; i < rows; i++) { for (int j = 0; j < rows; j++) { if (index < key_len) { mat->data[i][j] = key[index++] - 'a'; } } } // 计算矩阵的逆矩阵 int det = 0, adj = 0; int **a = mat->data; int **b = create_matrix(rows, rows)->data; for (int i = 0; i < rows; i++) { for (int j = 0; j < rows; j++) { b[j][i] = pow(-1, i + j) * (a[(i + 1) % rows][(j + 1) % rows] * a[(i + 2) % rows][(j + 2) % rows] - a[(i + 2) % rows][(j + 1) % rows] * a[(i + 1) % rows][(j + 2) % rows]); adj += b[j][i]; } } det = (a[0][0] * a[1][1] - a[0][1] * a[1][0]); if (det < 0) det += 26; for (int i = 0; i < rows; i++) { for (int j = 0; j < rows; j++) { b[i][j] = (b[i][j] % 26 + 26) % 26; b[i][j] = b[i][j] * (int)round((double)det / adj) % 26; } } // 将密文填充到矩阵中 matrix_t *cipher_mat = create_matrix(rows, len / rows + 1); index = 0; for (int j = 0; j < len / rows + 1; j++) { for (int i = 0; i < rows; i++) { if (index < len) { cipher_mat->data[i][j] = ciphertext[index++] - 'a'; } } } // 矩阵乘法得到明文矩阵 matrix_t *plain_mat = matrix_multiply(create_matrix(rows, rows), cipher_mat); plain_mat = matrix_multiply(b, plain_mat); // 将明文矩阵转换为字符串输出 index = 0; for (int j = 0; j < len / rows + 1; j++) { for (int i = 0; i < rows; i++) { if (index < len) { ciphertext[index++] = plain_mat->data[i][j] + 'a'; } } } ciphertext[len] = '\0'; // 释放内存 delete_matrix(mat); delete_matrix(cipher_mat); delete_matrix(plain_mat); delete_matrix(create_matrix(rows, rows)); } int main() { char plaintext[MAX_LEN] = "hello world"; char key[MAX_LEN] = "gybnqkurp"; printf("明文:%s\n", plaintext); // 加密 hill_encrypt(plaintext, key); printf("密文:%s\n", plaintext); // 解密 hill_decrypt(plaintext, key); printf("解密后明文:%s\n", plaintext); return 0; } ``` 这份代码实现了Hill密码的加密和解密功能,可供参考。需要注意的是,这份代码实现的Hill密码仅适用于小写字母,如果需要支持其他字符集,需要进行相应的修改。

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