维吉尼亚密码加解密

文章介绍了如何使用Python编程实现维吉尼亚密码的加密和解密过程,这是一种基于多表密码的加密算法,利用凯撒密码的原理和特定的密钥生成加密表格。提供的代码示例展示了如何处理输入的明文和密文,以及如何根据密钥进行加解密操作。

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西安电子科技大学Python程序设计上机实验——维吉尼亚密码加解密

维吉尼亚密码是使用一系列凯撒密码组成密码字母表的加密算法,属于多表密码的一种简单形式。为了生成密码,需要使用表格法。这一表格包括了 26 行字母表,每一行都由前一行向左偏移一位得到。具体使用哪一行字母表进行编译是基于密钥进行的,在过程中会不断地变换。表格中,第一行代表原文的字母,下面每一横行代表原文分别由哪些字母代替(也就是说每一行代表一套凯撒密码加密方法),每一竖列代表我们要用第几套字符来替换原文。一共 26 个字母,26 套代替法,所以这个表是一个 26*26 的表。
在这里插入图片描述

维吉尼亚密码加解密示例

明文: “Common sense is not so common.”

密钥: “PIZZA”

密文: “Rwlloc admst qr moi an bobunm.”

说明: 表格中的字母都是大写, 在输入输出时可以进行大小写转换, 使得加解密前后明文和密文相同位置的字母大小写一致。用数字 0-25 代替字母 A-Z, 维吉尼亚密码的加密文法可以写成同余的形式:

加密: Ci = (Pi + Ki ) mod 26

解密: Pi = (Ci - Ki ) mod 26

Pi 是原文字母下标, Ki 是密钥字母下标(第几套加密方式, 一个密钥字母代表一套加密方式), Ci 是密文字母下标。 如果密钥长度不足,那么循环替代。

import itertools
import string


def encrypt(sentence, k):
    """加密的函数,返回一个字符串:"""
    words, m = [], Builder(k)
    for t in sentence:
        if t.isupper():
            cnt = (myUpper[t] + next(m)) % 26
            words.append(Upper[cnt])
        if t.islower():
            cnt = (myLower[t] + next(m)) % 26
            words.append(Lower[cnt])
        if t.isspace():
            words.append(' ')
    return listTostr(words)


def decrypt(sentence, k):
    """解密的函数,返回一个字符串:"""
    words, m = [], Builder(k)
    for t in sentence:
        if t.isupper():
            cnt = (myUpper[t] - next(m)) % 26
            words.append(Upper[cnt])
        if t.islower():
            cnt = (myLower[t] - next(m)) % 26
            words.append(Lower[cnt])
        if t.isspace():
            words.append(' ')
    return listTostr(words)


def Builder(sentence):
    """创建生成器的函数:"""
    mlist = []
    for letter in sentence:
        mlist.append(myUpper[letter])
    return itertools.cycle(mlist)


def listTostr(words):
    """将列表连接为字符串:"""
    p = ''
    for j in words:
        p = p + j
    return p


# 从 0~25 分配 大写字母
myUpper, myLower, Upper, Lower = {}, {}, {}, {}
cnt1, cnt2 = 0, 0
for i in string.ascii_uppercase:
    myUpper[i] = cnt1
    Upper[cnt1] = i
    cnt1 += 1
for i in string.ascii_lowercase:
    myLower[i] = cnt2
    Lower[cnt2] = i
    cnt2 += 1

# 选择操作:
choice = input('请选择你要进行的操作:1.加密 2.解密:')

if choice == '1':
    before = input('请输入加密前的文本:')
    key = input('解密密文的密匙:')
    print(encrypt(before, key))
if choice == '2':
    after = input('请输入加密后的文本:')
    key = input('解密密文的密匙:')
    print(decrypt(after, key))

# Common sense is not so common
# PIZZA
# Rwlloc admst qr moi an bobunm

分数阶傅里叶变换(Fractional Fourier Transform, FRFT)是对传统傅里叶变换的拓展,它通过非整数阶的变换方式,能够更有效地处理非线性信号以及涉及时频局部化的问题。在信号处理领域,FRFT尤其适用于分析非平稳信号,例如在雷达、声纳和通信系统中,对线性调频(Linear Frequency Modulation, LFM)信号的分析具有显著优势。LFM信号是一种频率随时间线性变化的信号,因其具有宽频带和良好的时频分辨率,被广泛应用于雷达和通信系统。FRFT能够更精准地捕捉LFM信号的时间和频率信息,相比普通傅里叶变换,其性能更为出色。 MATLAB是一种强大的数值计算和科学计算工具,拥有丰富的函数库和用户友好的界面。在MATLAB中实现FRFT,通常需要编写自定义函数或利用信号处理工具箱中的相关函数。例如,一个名为“frft”的文件可能是用于执行分数阶傅里叶变换的MATLAB脚本或函数,并展示其在信号处理中的应用。FRFT的正确性验证通常通过对比变换前后信号的特性来完成,比如评估信号的重构质量、信噪比等。具体而言,可以通过计算原始信号与经过FRFT处理后的信号之间的相似度,或者对比LFM信号的关键参数(如初始频率、扫频率和持续时间)是否在变换后得到准确恢复。 在MATLAB代码实现中,通常包含以下步骤:首先,生成LFM信号模型,设定其初始频率、扫频率、持续时间和采样率等参数;其次,利用自定义的frft函数对LFM信号进行分数阶傅里叶变换;接着,使用MATLAB的可视化工具(如plot或imagesc)展示原始信号的时域和频域表示,以及FRFT后的结果,以便直观对比;最后,通过计算均方误差、峰值信噪比等指标来评估FRFT的性能。深入理解FRFT的数学原理并结合MATLAB编程技巧,可以实现对LFM信号的有效分析和处理。这个代码示例不仅展示了理论知识在
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