古典密码之希尔密码Cpp源码

例2：采用映射表为26个字母与数字的映射，加密矩阵为，试采用初等变换方法计算解密矩阵。

计算方法为。

Cpp源码

#ifndef HILL_H
#define HILL_H
#include <string>
#include <vector>

using namespace std;

struct ExtEuc{
	int d;
	int s;
	int t;
	
	ExtEuc(){
	}
	
	ExtEuc(int dd,int ss,int tt){
		d = dd;
		s = ss;
		t = tt;
	}
};

class Hill{
	private:
		int key[2][2];					//加密密钥
		int decKey[2][2];				//解密密钥
		int det;						//密钥的行列式
		string plainText;				//加密前明文
		vector<char> cipherText;		//加密后密文
		vector<char> vinText;			//临时存储明文数据
		vector<char> decText;			//解密后的文件数据
	public:
		Hill() ;
		void init();					//初始化密钥、明文
		void cutPlainText();			//分割明文存储到向量
		void getDecKey();				//获取解密密钥
		void encryption();				//加密明文
		void decryption();				//解密密文
		void showResult();				//显示计算结果
		int gcd(int n, int k);			//计算最大公因子
		ExtEuc* ExtEuclid(int a, int b);	//用于计算乘法逆元的函数
};
#endif

#include "Hill.h"
#include <iostream>

using namespace std;

void Hill::init(){
	int i,j;
	while(1){
		cout<<"Input the key:"<<endl;
		for(i=0;i<2;i++){
			for(j=0;j<2;j++){
				cin>>key[i][j];
			}
		}
		det=key[0][0] * key[1][1]-key[0][1] * key[1][0];
		if((det==0) | (gcd(det,26)!=1)){
			cout<<"The key can't be inversed, reinput the key!"<<endl;
		}else{
			break;
		}
	}
	getDecKey();
	cout<<"Input the plaintext:"<<endl;
	cin>>plainText; 
}

Hill::Hill(){
	init();
}

void Hill::getDecKey(){
	ExtEuc* eu;
	int inverseDet;			//det的乘法逆元 
	int i,j;
	eu=ExtEuclid(det,26);
	inverseDet=eu->s;		//获得det的乘法逆元 
	decKey[0][0]= key[1][1];
	decKey[0][1]= -key[0][1];
	decKey[1][0]= -key[1][0];
	decKey[1][1]= key[0][0];
	for(i=0;i<2;i++){
		for(j=0;j<2;j++){
			decKey[i][j]=(decKey[i][j]*inverseDet)%26;
			if(decKey[i][j]<0){
				decKey[i][j]+=26;
			}
		}
	}
}

void Hill::cutPlainText(){
	int i;
	if(plainText.length()%2==1){
		plainText+="z";
		for(i=0;i<plainText.length();i++){
			vinText.push_back(plainText[i]);
		}
	}
}

void Hill::encryption(){
	cutPlainText(); 
	int ciphText[2]={0,0};		//处理临时密文数据
	int plaiText[2]={0,0};		//处理临时明文数据
	int i,j,k;
	for(i=0; i<vinText.size(); i+=2){
		plaiText[1%2] = int(vinText[i])-int('a');
		plaiText[(i+1)%2] = int(vinText[i+1])-int('a');
		for(j=0; j<2; j++){
			for(k=0; k<2; k++){
				ciphText[j] += key[j][k] * plaiText[k];
			}
		}
		for (j=0;j<2;j++){
			ciphText[j] = ciphText[j]%26;
			cipherText.push_back(char(ciphText[j]+int('a')));
			ciphText[j]=0;		//还原临时数据
		}
	}
}
		
void Hill::decryption(){
	int ciphText[2] = {0,0};		//处理临时密文数据
	int plaiText[2] = {0,0};		//处理临时明文数据
	int i,j,k;
	for(i=0; i<cipherText.size(); i+=2){
		ciphText[i%2]= int (cipherText[i])-int('a');
		ciphText[(i+1)%2]= int(cipherText[i+1])-int('a');
		for(j=0;j<2;j++){
			for(k=0;k<2;k++){
				plaiText[j]+=decKey[j][k]*ciphText[k];
			}
		}
		for(j=0;j<2;j++){
			plaiText[j]=plaiText[j]%26;
			decText.push_back(char(plaiText[j]+int('a')));
			plaiText[j]=0;
		}
	}
}

int Hill::gcd(int n, int k){
	if(n == 0){
		return k;
	}
	if(k == 0){
		return n;
	}
	return gcd(k, n%k); 
}

ExtEuc* Hill::ExtEuclid(int a, int b){
	if(b==0){
		ExtEuc* res = new ExtEuc(a,1,0);
		return res;
	}
	
	ExtEuc* ans = ExtEuclid(b, a%b);
	int d = ans->d;
	int s = ans->t;
	int t = ans->s-(a/b)*ans->t;
	return new ExtEuc(d,s,t);
}

void Hill::showResult(){
	for (vector<char>::const_iterator i = cipherText.begin(); i != cipherText.end(); i++) {
		cout << *i;
	}
	cout<<endl;
}

#include <iostream>
#include "Hill.h"

/* run this program using the console pauser or add your own getch, system("pause") or input loop */

int main(int argc, char** argv) {
	Hill* h = new Hill();
	h->encryption();
	h->showResult();
	h->decryption();
	return 0;
}