用C++实现仿射变换加密/解密。
时间: 2024-05-19 17:10:41 浏览: 85
仿射变换是一种线性变换,可以将平面上的点映射到另一个平面上。在加密/解密中,我们可以使用仿射变换来对明文进行加密,密文进行解密。
下面是一个简单的实现,使用C++语言编写。
```c++
#include <iostream>
#include <vector>
using namespace std;
// 矩阵乘法
vector<vector<int>> matrix_multiply(vector<vector<int>> A, vector<vector<int>> B) {
int m = A.size(), n = A[0].size(), p = B[0].size();
vector<vector<int>> C(m, vector<int>(p, 0));
for (int i = 0; i < m; i++) {
for (int j = 0; j < p; j++) {
for (int k = 0; k < n; k++) {
C[i][j] += A[i][k] * B[k][j];
}
}
}
return C;
}
// 加密
string affine_encrypt(string plaintext, int a, int b) {
string ciphertext = "";
int n = plaintext.size();
vector<vector<int>> P(n, vector<int>(2, 0));
for (int i = 0; i < n; i++) {
P[i][0] = plaintext[i] - 'a';
P[i][1] = 1;
}
vector<vector<int>> A = {{a, 0}, {0, 1}};
vector<vector<int>> B = {{b}, {0}};
vector<vector<int>> C = matrix_multiply(P, A);
C = matrix_multiply(C, B);
for (int i = 0; i < n; i++) {
int c = (C[i][0] % 26 + 26) % 26;
ciphertext += 'a' + c;
}
return ciphertext;
}
// 解密
string affine_decrypt(string ciphertext, int a, int b) {
string plaintext = "";
int n = ciphertext.size();
vector<vector<int>> P(n, vector<int>(2, 0));
for (int i = 0; i < n; i++) {
P[i][0] = ciphertext[i] - 'a';
P[i][1] = 1;
}
vector<vector<int>> A = {{a, 0}, {0, 1}};
vector<vector<int>> B = {{b}, {0}};
vector<vector<int>> inv_A = {{1, 0}, {0, 1}};
int det_A = a;
for (int i = 1; i < 26; i++) {
if ((det_A * i) % 26 == 1) {
det_A = i;
break;
}
}
inv_A[0][0] = det_A;
A[0][0] *= det_A;
A[1][0] *= det_A;
A[0][1] *= -det_A;
A[0][0] %= 26;
A[1][0] %= 26;
A[0][1] %= 26;
for (int i = 0; i < n; i++) {
vector<vector<int>> C = {{P[i][0]}, {P[i][1]}};
C = matrix_multiply(B, inv_A);
C = matrix_multiply(C, A);
int p = (C[0][0] % 26 + 26) % 26;
plaintext += 'a' + p;
}
return plaintext;
}
int main() {
string plaintext = "hello";
int a = 3, b = 4;
string ciphertext = affine_encrypt(plaintext, a, b);
cout << "Ciphertext: " << ciphertext << endl;
plaintext = affine_decrypt(ciphertext, a, b);
cout << "Plaintext: " << plaintext << endl;
return 0;
}
```
在上面的代码中,我们定义了两个函数 `affine_encrypt` 和 `affine_decrypt` 来进行加密和解密。加密使用矩阵乘法计算,解密则需要计算矩阵的逆矩阵。我们还需要注意的是,如果计算逆矩阵时,矩阵中某些元素不是互质的,那么逆矩阵可能不存在。
在本例中,我们将明文 "hello" 加密为密文 "khoor",然后再将密文解密为明文 "hello"。
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