c - 使用替换密码的加密不会生成有效的 ASCII 输出

Question

我不明白为什么它说“输出无效的 ASCII 文本”!

为了让您了解问题的背景，我发布了所描述的操作。从这里开始!

在替换密码中，我们通过用另一个字母替换每个字母来“加密”(即以可逆的方式隐藏)消息。为此，我们使用 key :在这种情况下，字母表中的每个字母到我们加密时应对应的字母的映射。为了“解密”消息，消息的接收者需要知道 key ，以便他们可以逆转该过程:将加密文本(通常称为密文)翻译回原始消息(通常称为明文)。

例如，键可能是字符串 NQXPOMAFTRHLZGECYJIUWSKDVB。这个 26 个字符的 key 意味着 A(字母表的第一个字母)应转换为 N( key 的第一个字符)、B(字母表的第二个字母)应转换为 Q( key 的第二个字符)，依此类推。

像 HELLO 这样的消息将被加密为 FOLLE，根据 key 确定的映射替换每个字母。

让我们编写一个名为替换的程序，它使您能够使用替换密码来加密消息。当用户执行程序时，他们应该通过提供命令行参数来决定他们在运行时提供的 secret 消息中的 key 应该是什么。

以下是该程序如何工作的一些示例。例如，如果用户输入 key YTNSHKVEFXRBAUQZCLWDMIPGJO和明文HELLO:

$ ./substitution YTNSHKVEFXRBAUQZCLWDMIPGJO
plaintext:  HELLO
ciphertext: EHBBQ

如果用户提供 VCHPRZGJNTLSKFBDQWAXEUYMOI key 和 hello, world 明文，程序的工作方式如下:

$ ./substitution VCHPRZGJNTLSKFBDQWAXEUYMOI
plaintext:  hello, world
ciphertext: jrssb, ybwsp

请注意，逗号和空格都没有被密码替换。只能替换字母字符!另请注意，原始消息的大小写已被保留。小写字母保持小写，大写字母保持大写。

key 本身的字符是大写还是小写并不重要。 VCHPRZGJNTLSKFBDQWAXEUYMOI 的 key 在功能上与 vchprzgjntlskfbdqwaxeuymoi 的 key 相同(就此而言，VcHpRzGjNtLsKfBdQwAxEuYmOi)。

#include <cs50.h>
#include <stdio.h>
#include <string.h>

int main(int argc, string argv[])
{
    if (argc != 2)
    {
        printf("Usage: ./substitution KEY");
        return 1;               
    }
    else if (argc == 2)
    {
        string text = argv[1];
        string storing = text;
        int counter = 0;
        int i = 0;
        bool number = true;
        bool flag = true;
        while (flag == true && i < 26)
        {
            if ((int)text[i] >= 48 && (int)text[i] <= 57)
            {
                 number = false;
            }
            if (((int)text[i] >= 65 && (int)text[i] <= 90) || ((int)text[i] >= 97 && (int)text[i] <= 122))
            {
                counter++;
                for ( int j = 0; j < counter - 1; j++)
                {
                    if ((int)storing[j] == (int)text[i] || (int)storing[j] + 32 == (int)text[i])
                    {
                        flag = false;
                    }
                }
            }
            i++;
        }
        if (number == false)
        {
            printf("Key must only contain alphabetic characters.");
            return 1;
        }
        if (flag == false)
        {
            printf("Key must not contain repeated characters.");
            return 1;
        }
        if (counter < 26)
        {
            printf("Key must contain 26 characters.");
            return 1;
        }
    }
    string plaintext = get_string("plaintext:");
    string key = argv[1];
    int counter;
    bool not_letter;
    bool capital1;
    bool capital;
    int crypto[strlen(plaintext)];
    for (int i = 0; i < strlen(plaintext); i++)
    {
        capital1 = false;
        capital = false;
        not_letter = false;
        if ((int)plaintext[i] >=65 && (int)plaintext[i] <= 90)
        {           
            counter =  (int)plaintext[i] - 65;            
            capital = true;
        }
        else if ((int)plaintext[i] >=97 && (int)plaintext[i] <= 122)
        {
            counter =  (int)plaintext[i] - 97;                          
            capital1 = true;
        }
        else
        {
            not_letter = true;
        }
        if (not_letter == true)
        {
            crypto[i] = (int)plaintext[i];
        }
        else if (capital == true)
        {
            if ((int)key[i] >=65 && (int)key[i] <= 90)
            {
                crypto[i] = (int)key[counter];
            }
            else if ((int)key[i] >=97 && (int)key[i] <= 122)
            {
                crypto[i] = (int)key[counter] - 32;
            }
        }
        else if (capital1 == true)
        {
            if ((int)key[i] >=65 && (int)key[i] <= 90)
            {
                crypto[i] = (int)key[counter] + 32;
            }
            else if ((int)key[i] >=97 && (int)key[i] <= 122)
            {
                crypto[i] = (int)key[counter];
            }  
        }
    }
    printf("ciphertext: ");
    for (int i = 0; i < strlen(plaintext); i++)
    {
        printf("%c", (char)crypto[i]);
    }
    printf("\n");
    return 0;
}

当我使用 CS50 的 check50 cs50/problems/2020/x/substitution 测试程序时，它显示:

:) substitution.c exists
:) substitution.c compiles
:) encrypts "A" as "Z" using ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA as key
:) encrypts "a" as "z" using ZYXWVUTSRQPONMLKJIHGFEDCBA as key
:) encrypts "ABC" as "NJQ" using NJQSUYBRXMOPFTHZVAWCGILKED as key
:) encrypts "XyZ" as "KeD" using NJQSUYBRXMOPFTHZVAWCGILKED as key
:) encrypts "This is CS50" as "Cbah ah KH50" using YUKFRNLBAVMWZTEOGXHCIPJSQD as key
:) encrypts "This is CS50" as "Cbah ah KH50" using yukfrnlbavmwzteogxhcipjsqd as key
! :( encrypts "This is CS50" as "Cbah ah KH50" using YUKFRNLBAVMWZteogxhcipjsqd as key
    output not valid ASCII text
! :( encrypts all alphabetic characters using DWUSXNPQKEGCZFJBTLYROHIAVM as key
    output not valid ASCII text
:) handles lack of key
:) handles invalid key length
:) handles invalid characters in key
:) handles duplicate characters in key
:) handles multiple duplicate characters in key

Answer 1

假设您已将 key 转换为大写。

然后让我们简化一下循环:

int keyIndex;
bool lowercase;
for (int i = 0; i < strlen(plaintext); i++) {
    if (plaintext[i] >= 'A' && plaintext[i] <= 'Z') {
        keyIndex = plaintext[i] - 'A';
        lowercase = false;
    } else if (plaintext[i] >= 'a' && plaintext[i] <= 'z') {
        keyIndex = plaintext[i] - 'a';
        lowercase = true;
    } else {
        // do not encrypt that character
        ciphertext[i] = plaintext[i];
        // and skip the rest of the loop
        continue;
    }

    ciphertext[i] = key[keyIndex];

    // revert back to lowercase, if necessary
    if (lowercase) {
        ciphertext[i] += 'a' - 'A';
    }
}

您遇到的问题是您没有将大问题分解为小问题。所以如果你例如提前创建一个全大写的 key ，那么以后就不需要考虑它了。

在应用程序中保持对称性也非常重要。因此，如果您在 if 的一部分中赋值，那么也在 else 中执行该操作。如果您能够提前停止(例如需要保留角色时)，那么请这样做。

当然，将 key 转换为全部小写，然后在必要时将字符转换回大写当然同样有效。

切勿使用诸如 counter 或 uppercase1 之类的变量名称。它使你的代码很难阅读；变量名称应尽可能清晰。

密文数组只是上面代码中的字符串/字符数组。如果您使用的是 C 而不是 C++，那么我认为您通常会使用 char* 或 char[]。

当然，这仍然是没有使用任何功能之间的分离。它也不使用任何平台功能。如果您设法做到这一点，那么调试/维护您的应用程序将变得更加容易。