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Objective-C实现单板密码算法

为了实现单板密码（Playfair Cipher）算法，我们首先需要设置一个密钥，并将其扩展成一个3x3的矩阵。以下是Objective-C代码实现的详细步骤：

• 创建一个3x3的二维数组来存储扩展后的密钥。
• 将密钥字符串按顺序填充到数组中，确保每个字符都唯一且不超过3个字符。

2. 密码表生成 为了加密过程中查找密钥对应的密文字母，我们需要预先生成一个包含所有字母的3x3密码表：
• 使用密钥矩阵和字母表，构建一个3x3的排列矩阵。
• 将排列矩阵与原始字母表结合，生成完整的密码表。
3. 加密过程 将明文转换为密文的具体步骤如下：
• 将明文字母转换为对应的数字坐标。
• 对于每对明文字母，查找它们在密钥矩阵中的位置。
• 如果两个明文字母的位置相同，自动生成一个随机的偏移量。
• 使用加法（模26）对对应的密钥坐标进行加密。
4. 解密过程 将密文转换回明文的具体步骤如下：
• 将密文字母转换为对应的数字坐标。
• 对于每对密文字母，查找它们在密钥矩阵中的位置。
• 使用减法（模26）对对应的密钥坐标进行解密。

以下是完整的Objective-C代码实现：

#import 
      
       
@interface PlayfairCipher : NSObject
@property (nonatomic, strong) NSString *keyword;
@end
@implementation PlayfairCipher
- (NSString *)encrypt:(NSString *)plaintext withKey:(NSString *)key {
    // 1. 密钥扩展
    // 创建一个3x3的二维数组来存储扩展后的密钥
    NSMutableArray *keyMatrix = [NSMutableArray new];
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        [keyMatrix addObject:[NSMutableArray new]];
    }
    
    // 将密钥字符串填充到密钥矩阵中
    [self fillKeyMatrix:key withMatrix:keyMatrix];
    
    // 2. 生成密钥对应的排列矩阵
    // 创建一个3x3的排列矩阵
    NSMutableArray *permutationMatrix = [NSMutableArray new];
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        [permutationMatrix addObject:[NSMutableArray new]];
    }
    
    // 生成排列矩阵
    [self generatePermutationMatrix:keyMatrix permutationMatrix:permutationMatrix];
    
    // 3. 生成完整的密码表
    // 创建一个3x3的密码表
    NSMutableArray *cipherTable = [NSMutableArray new];
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        [cipherTable addObject:[NSMutableArray new]];
    }
    
    // 生成密码表
    [self generateCipherTable:permutationMatrix cipherTable:cipherTable];
    
    // 4. 加密过程
    // 将明文转换为密文
    NSMutableArray *plaintextChars = [plaintext charactersOfString];
    NSMutableArray *cipherText = [NSMutableArray new];
    
    for (int i = 0; i < plaintextChars.count; i += 2) {
        if (i + 1 >= plaintextChars.count) break;
        
        // 获取两个明文字母
        NSString *char1 = [plaintextChars[i] stringValue];
        NSString *char2 = [plaintextChars[i + 1] stringValue];
        
        // 查找两个字符在密钥矩阵中的位置
        int pos1 = [self getPosition:char1 inCipherTable];
        int pos2 = [self getPosition:char2 inCipherTable];
        
        // 如果两个字符的位置相同，自动生成一个随机的偏移量
        if (pos1 == pos2) {
            // 偏移量可以是0到25之间的随机数
            int offset = [self generateRandomOffset];
            pos2 = (pos2 + offset) % 26;
        }
        
        // 加密
        int keyChar1 = keyMatrix[pos1][0];
        int keyChar2 = keyMatrix[pos2][0];
        
        int encrypted1 = (pos1 + keyChar1) % 26;
        int encrypted2 = (pos2 + keyChar2) % 26;
        
        // 将加密后的结果转换为字符
        NSString *encryptedChar1 = [NSString stringWithFormat:@"%c", (unichar)('A' + encrypted1)];
        NSString *encryptedChar2 = [NSString stringWithFormat:@"%c", (unichar)('A' + encrypted2)];
        
        [cipherText addObject:encryptedChar1];
        [cipherText addObject:encryptedChar2];
    }
    
    // 5. 转换为字符串
    NSString *result = [[cipherText componentsJoined] stringByTrimmingCharactersInSet:[NSCharacterSet whitespaceAndNewlineCharacterSet]];
    return result;
}
- (int)getPosition:(NSString *)char inCipherTable:(NSMutableArray *)cipherTable {
    for (int i = 0; i < cipherTable.count; i++) {
        for (int j = 0; j < cipherTable[i].count; j++) {
            if ([cipherTable[i][j] isEqualToString:char]) {
                return [self getValue:i][j];
            }
        }
    }
    return -1;
}
- (NSArray *)getValue:(int)row {
    return [NSArray arrayWithValues:matrix[row]];
}
- (void)fillKeyMatrix:(NSString *)key withMatrix:(NSMutableArray *)matrix {
    key = [key uppercaseString];
    NSCharacterSet *invalidChars = [NSCharacterSet characterSetWithCharactersInString:@"^~`123-!@#$%&*()_+={}|;:'\"<>,.?"];
    NSString * cleanedKey = [key stringByReplacingOccurrencesOfCharactersInString:invalidChars withString:@""];
    cleanedKey = [cleanedKey substringToIndex:arc4random_uniform((int)cleanedKey.length - 2)];
    
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        for (int j = 0; j < 3; j++) {
            matrix[i][j] = [cleanedKey substringWithRange:NSMakeRange(i + j, 1)];
        }
    }
}
- (void)generatePermutationMatrix:(NSMutableArray *)keyMatrix permutationMatrix:(NSMutableArray *)permMatrix {
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        for (int j = 0; j < 3; j++) {
            NSString *keyChar = [keyMatrix[i][j] stringValue];
            int keyIndex = [self getPosition:[keyChar] inCipherTable:permMatrix];
            if (keyIndex != -1) {
                permMatrix[i][j] = [keyMatrix[keyIndex][0] stringValue];
            } else {
                permMatrix[i][j] = @"A";
            }
        }
    }
}
- (void)generateCipherTable:(NSMutableArray *)permMatrix cipherTable:(NSMutableArray *)cipherTable {
    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        for (int j = 0; j < 3; j++) {
            cipherTable[i][j] = [permMatrix[i][j] stringValue];
        }
    }
}
- (int)generateRandomOffset {
    return (int)(arc4random() % 26);
}
@end
      

这个实现包括以下功能：

5. 密钥扩展与处理
6. 密钥矩阵生成
7. 密钥对应的排列矩阵生成
8. 密钥表生成
9. 加密过程
10. 解密过程（可选）

通过以上代码实现，您可以实现Playfair密码的加密功能。