java实现仿射变换加解密算法(附完整源码)

仿射变换加密算法是一种基于线性代数的加密算法，它可以对明文进行加密并生成密文，同时可以对密文进行解密还原成明文。下面是一个 Java 实现仿射变换加解密算法的示例代码：

public class AffineCipher {
    private static final String ALPHABET = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";

    // 加密函数
    public static String encrypt(String plainText, int a, int b) {
        plainText = plainText.toUpperCase();
        String cipherText = "";
        for (int i = 0; i < plainText.length(); i++) {
            char c = plainText.charAt(i);
            if (c == ' ') {
                cipherText += " ";
                continue;
            }
            int x = ALPHABET.indexOf(c);
            int y = (a * x + b) % 26;
            cipherText += ALPHABET.charAt(y);
        }
        return cipherText;
    }

    // 解密函数
    public static String decrypt(String cipherText, int a, int b) {
        cipherText = cipherText.toUpperCase();
        String plainText = "";
        int aInverse = getInverse(a);
        for (int i = 0; i < cipherText.length(); i++) {
            char c = cipherText.charAt(i);
            if (c == ' ') {
                plainText += " ";
                continue;
            }
            int y = ALPHABET.indexOf(c);
            int x = (aInverse * (y - b + 26)) % 26;
            plainText += ALPHABET.charAt(x);
        }
        return plainText;
    }

    // 获取 a 在模 26 意义下的乘法逆元
    private static int getInverse(int a) {
        for (int x = 1; x < 26; x++) {
            if ((a * x) % 26 == 1) {
                return x;
            }
        }
        return -1;
    }

    public static void main(String[] args) {
        String plainText = "HELLO WORLD";
        int a = 3;
        int b = 2;
        String cipherText = encrypt(plainText, a, b);
        System.out.println("Cipher text: " + cipherText);
        String decryptedText = decrypt(cipherText, a, b);
        System.out.println("Decrypted text: " + decryptedText);
    }
}

在这个示例中，我们定义了一个 `AffineCipher` 类来实现仿射变换加密和解密。我们使用了英文字母表作为我们加密的字符集，即 `ALPHABET = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"`。

我们实现了两个函数来加密和解密字符串，分别为 `encrypt` 和 `decrypt`。加密函数接收明文、变换参数 `a` 和 `b`，并返回密文。解密函数接收密文、变换参数 `a` 和 `b`，并返回明文。

在加密和解密函数中，我们先将输入的字符串转换为大写字母，然后遍历字符串中的每个字符。对于空格字符，我们直接将其添加到输出字符串中，不进行加密或解密。对于其他字符，我们先将其转换为在字母表中的下标 `x`，然后使用仿射变换公式 $y = (ax + b) \bmod 26$ 进行加密或解密，并将结果转换为对应的字符。

我们还实现了一个 `getInverse` 函数来获取在模 26 意义下的 `a` 的乘法逆元。我们遍历 1 到 25 中的每个数 `x`，检查是否存在一个数使得 $ax \equiv 1 \pmod{26}$，如果找到则返回该数，否则返回 -1。

在主函数中，我们定义了一个明文 `HELLO WORLD`，并使用变换参数 `a = 3` 和 `b = 2` 进行加密。我们输出了加密后的密文，并使用相同的变换参数进行解密，输出了解密后的明文。

需要注意的是，仿射变换加密算法并不是一种安全的加密算法，它可以被比较容易地破解。在实际应用中，应该使用更加复杂的加密算法来保护数据的安全。