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221
internbootcamp/libs/cipher/FourSquareCipherEnvironment.py
Executable file
221
internbootcamp/libs/cipher/FourSquareCipherEnvironment.py
Executable file
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@ -0,0 +1,221 @@
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from .BaseCipherEnvironment import BaseCipherEnvironment
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def create_cipher_matrix(key):
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"""
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根据给定的密钥构建5x5的加密矩阵。
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参数:
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- key: 用于构建矩阵的字符串
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返回:
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- 5x5加密矩阵
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"""
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unique_key = "".join(dict.fromkeys(key.upper()))
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alphabet = "ABCDEFGHIJKLMNOPRSTUVWXYZ" # delete Q
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remaining_letters = "".join([ch for ch in alphabet if ch not in unique_key])
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full_key = unique_key + remaining_letters
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matrix = [list(full_key[i:i + 5]) for i in range(0, 25, 5)]
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return matrix
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def find_position(matrix, char):
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"""
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查找字符在给定矩阵中的位置。
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参数:
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- matrix: 5x5的矩阵
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- char: 需要查找的字符
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返回:
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- 字符在矩阵中的行列位置（tuple）
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"""
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if char == 'Q':
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return (4, 2)
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for i, row in enumerate(matrix):
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||||
if char in row:
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return (i, row.index(char))
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return (-1, -1)
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||||
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||||
class FourSquareCipherEnvironment(BaseCipherEnvironment):
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||||
def __init__(self, *args, **kwargs):
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problem_description = ''
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||||
super().__init__(problem_description, *args, **kwargs)
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||||
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||||
@property
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||||
def cipher_name(self) -> str:
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return "FourSquareCipher"
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||||
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||||
def encode(self, text, str1, str2, ):
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||||
"""
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||||
使用Four-square Cipher算法加密文本。
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参数:
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- str1: 第一个密钥字符串，用于构建第一个加密矩阵
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||||
- str2: 第二个密钥字符串，用于构建第二个加密矩阵
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||||
- text: 待加密的明文字符串
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||||
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||||
返回:
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- 加密后的字符串
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"""
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# 打印解题方案
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print("解题方案：")
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||||
print("1. 构建3个矩阵：默认字母表矩阵M_T，加密矩阵M1和M2（由str1和str2生成）。")
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||||
print("2. 将明文文本转换为大写字母，仅保留字母字符并分成两个字母一组。")
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||||
print("3. 对每对字母进行加密：")
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||||
print(" - 查找每个字母在默认矩阵中的位置，交换其y坐标，")
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||||
print(" - 根据新坐标从M1和M2矩阵中取出加密后的字母对。")
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||||
print("4. 输出加密后的文本。\n")
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||||
# 创建默认字母表矩阵（去除Q）
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default_matrix = create_cipher_matrix("ABCDEFGHIJKLMNOPRSTUVWXYZ")
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||||
print("Step 1: 创建默认字母表矩阵 M_T (去除Q)：")
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for row in default_matrix:
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print(" ".join(row))
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print()
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# 使用str1和str2创建两个加密矩阵
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matrix1 = create_cipher_matrix(str1)
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||||
matrix2 = create_cipher_matrix(str2)
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print("Step 2: 使用密钥构建加密矩阵 M1 和 M2")
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||||
print("M1 矩阵 (根据密钥 str1):")
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||||
for row in matrix1:
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print(" ".join(row))
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||||
print("\nM2 矩阵 (根据密钥 str2):")
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||||
for row in matrix2:
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||||
print(" ".join(row))
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||||
print()
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||||
# 将明文转换为大写并移除非字母字符
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text = ''.join(filter(str.isalpha, text.upper()))
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||||
# 如果明文字符个数为奇数，补一个字符 'X'
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if len(text) % 2 != 0:
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print('明文字符个数为奇数，补一个字符 X')
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||||
text += "X"
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||||
# 两个字母一组分组
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||||
pairs = [text[i:i + 2] for i in range(0, len(text), 2)]
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||||
print("Step 3: 将明文分成两个字母一组:", pairs)
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||||
print()
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||||
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||||
encrypted_text = []
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||||
# 遍历每对字母进行加密
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for idx, pair in enumerate(pairs):
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print(f"Step 4.{idx + 1}: 加密字母对 {pair}")
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||||
# 查找两个字母在默认字母表矩阵中的位置
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pos1 = find_position(default_matrix, pair[0])
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||||
pos2 = find_position(default_matrix, pair[1])
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||||
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||||
print(f" - {pair[0]} 在 M_T 中的位置: {pos1}")
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||||
print(f" - {pair[1]} 在 M_T 中的位置: {pos2}")
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||||
# 交换y坐标，得到新位置
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new_pos1 = (pos1[0], pos2[1])
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||||
new_pos2 = (pos2[0], pos1[1])
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||||
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||||
print(f" - 交换列索引后新位置: {new_pos1} 和 {new_pos2}")
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||||
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||||
# 从第一个和第二个加密矩阵中取出新位置上的字母
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||||
encrypted_char1 = matrix1[new_pos1[0]][new_pos1[1]]
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||||
encrypted_char2 = matrix2[new_pos2[0]][new_pos2[1]]
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||||
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||||
print(f" - 在 M1 中查找位置 {new_pos1} 的字母: {encrypted_char1}")
|
||||
print(f" - 在 M2 中查找位置 {new_pos2} 的字母: {encrypted_char2}")
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||||
print(f" - 加密结果为: {encrypted_char1 + encrypted_char2}\n")
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||||
# 将加密后的字母添加到结果列表中
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encrypted_text.append(encrypted_char1 + encrypted_char2)
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||||
# 返回加密结果，每两个字母用空格分隔
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final_result = " ".join(encrypted_text)
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||||
print("加密完成！最终加密结果为:", final_result)
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return final_result
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||||
def decode(self, text, str1, str2):
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"""
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||||
使用Four-square Cipher算法解密文本。
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||||
参数:
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||||
- str1: 第一个密钥字符串，用于构建第一个加密矩阵
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||||
- str2: 第二个密钥字符串，用于构建第二个加密矩阵
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||||
- text: 待解密的密文字符串
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||||
|
||||
返回:
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||||
- 解密后的字符串
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||||
"""
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||||
# 打印解题方案
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print("解题方案：")
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||||
print("1. 构建3个矩阵：默认字母表矩阵M_T，加密矩阵M1和M2（由str1和str2生成）。")
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||||
print("2. 将密文按两个字母一组分组。")
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||||
print("3. 对每对加密字母进行解密：")
|
||||
print(" - 在M1和M2中找到加密字母的位置，交换列坐标")
|
||||
print(" - 从默认矩阵中获取对应的明文字母。")
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||||
print("4. 输出解密后的文本。\n")
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||||
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||||
# 创建默认字母表矩阵（去除Q）
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default_matrix = create_cipher_matrix("ABCDEFGHIJKLMNOPRSTUVWXYZ") # delete Q
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print("Step 1: 创建默认字母表矩阵 M_T (去除Q)：")
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for row in default_matrix:
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print(" ".join(row))
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||||
print()
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||||
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||||
# 使用str1和str2创建两个加密矩阵
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||||
matrix1 = create_cipher_matrix(str1)
|
||||
matrix2 = create_cipher_matrix(str2)
|
||||
|
||||
print("Step 2: 使用密钥构建加密矩阵 M1 和 M2")
|
||||
print("M1 矩阵 (根据密钥 str1):")
|
||||
for row in matrix1:
|
||||
print(" ".join(row))
|
||||
print("\nM2 矩阵 (根据密钥 str2):")
|
||||
for row in matrix2:
|
||||
print(" ".join(row))
|
||||
print()
|
||||
|
||||
# 将密文转换为大写并按两个字母一组分组
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||||
text = ''.join(filter(str.isalpha, text.upper()))
|
||||
pairs = [text[i:i + 2] for i in range(0, len(text), 2)]
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||||
print("Step 3: 将密文分成两个字母一组:", pairs)
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||||
print()
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||||
decrypted_text = []
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||||
# 遍历每对字母进行解密
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for idx, pair in enumerate(pairs):
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print(f"Step 4.{idx + 1}: 解密字母对 {pair}")
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|
||||
# 在M1和M2中找到两个加密字母的位置
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pos1 = find_position(matrix1, pair[0])
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||||
pos2 = find_position(matrix2, pair[1])
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||||
print(f" - {pair[0]} 在 M1 中的位置: {pos1}")
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||||
print(f" - {pair[1]} 在 M2 中的位置: {pos2}")
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try:
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||||
# 交换列坐标得到新位置
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new_pos1 = (pos1[0], pos2[1])
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||||
new_pos2 = (pos2[0], pos1[1])
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||||
except Exception as e:
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print(e)
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||||
print(f" - 交换列索引后新位置: {new_pos1} 和 {new_pos2}")
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||||
# 从默认矩阵中取出新位置上的字母
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||||
decrypted_char1 = default_matrix[new_pos1[0]][new_pos1[1]]
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||||
decrypted_char2 = default_matrix[new_pos2[0]][new_pos2[1]]
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||||
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print(f" - 在 M_T 中查找位置 {new_pos1} 的字母: {decrypted_char1}")
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print(f" - 在 M_T 中查找位置 {new_pos2} 的字母: {decrypted_char2}")
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||||
print(f" - 解密结果为: {decrypted_char1 + decrypted_char2}\n")
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||||
# 将解密后的字母添加到结果列表中
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decrypted_text.append(decrypted_char1 + decrypted_char2)
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# 返回解密结果，去除多余空格
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final_result = "".join(decrypted_text).strip()
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||||
print("解密完成！最终解密结果为:", final_result)
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return final_result
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def get_encode_rule(self):
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return "解题方案：\n1. 构建3个矩阵：默认字母表矩阵M_T，加密矩阵M1和M2（由str1和str2生成）。\n2. 将明文文本转换为大写字母，仅保留字母字符并分成两个字母一组。\n3. 对每对字母进行加密：\n - 查找每个字母在默认矩阵中的位置，交换其y坐标，\n - 根据新坐标从M1和M2矩阵中取出加密后的字母对。\n4. 输出加密后的文本。"
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def get_decode_rule(self):
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||||
return "解题方案：\n1. 构建3个矩阵：默认字母表矩阵M_T，加密矩阵M1和M2（由str1和str2生成）。\n2. 将密文按两个字母一组分组。\n3. 对每对加密字母进行解密：\n - 在M1和M2中找到加密字母的位置，交换列坐标\n - 从默认矩阵中获取对应的明文字母。\n4. 输出解密后的文本。"
|
||||
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