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Objective-C实现波利比乌斯密码算法

本文将详细介绍如何使用Objective-C编程语言实现波利比乌斯密码（Polybius Square Cipher）算法。波利比乌斯密码是一种古代密码学方法，通过使用5x5的字母表来加密和解密信息。以下将提供完整的代码示例和实现步骤。

代码实现

#import 
   
    
@interface PolybiusCipher : NSObject {
    // 存储字母表映射关系
    NSDictionary *letterMap;
}
+ (id)sharedCipher;
- (id)encrypt:(NSString *)message withKey:(int)key;
- (id)decrypt:(NSString *)cipherMessage withKey:(int)key;
- (NSDictionary *)generateLetterMap;
- (NSString *)convertLettersToNumbers:(NSString *)message;
- (NSMutableString *)processMessage:(NSString *)message;
- (NSString *)generateKeyString;
- (void)checkKeyValidity:(int *)key;
@end
   

上述代码定义了一个Objective-C类`PolybiusCipher`，用于实现波利比乌斯密码的加密和解密功能。以下是该类的实现细节：

@implementation PolybiusCipher
+ (id)sharedCipher {
    static PolybiusCipher *instance = nil;
    if (!instance) {
        instance = [[PolybiusCipher alloc] init];
    }
    return instance;
}
- (id)encrypt:(NSString *)message withKey:(int)key {
    // 1. 检查密钥的有效性
    [self checkKeyValidity:&key];
    
    // 2. 生成密钥对应的字母表映射
    NSDictionary *letterMap = [self generateLetterMap];
    
    // 3. 将消息中的字母转换为对应的数字
    NSString *numString = [self convertLettersToNumbers:message];
    
    // 4. 进行加密
    NSMutableString *encryptedMessage = [self processMessage:numString];
    
    return encryptedMessage;
}
- (id)decrypt:(NSString *)cipherMessage withKey:(int)key {
    // 1. 检查密钥的有效性
    [self checkKeyValidity:&key];
    
    // 2. 生成密钥对应的字母表映射
    NSDictionary *letterMap = [self generateLetterMap];
    
    // 3. 将密文中的数字转换为对应的字母
    NSString *plainText = [self convertLettersToNumbers:cipherMessage];
    
    // 4. 进行解密
    NSMutableString *decryptedMessage = [self processMessage:plainText];
    
    return decryptedMessage;
}
- (NSDictionary *)generateLetterMap {
    // 生成字母表映射字典
    // 返回格式：@{@“A”:1, @“B”:2, ..., @“Z”:26}
    NSMutableDictionary *map = [NSMutableDictionary new];
    for (int i = 0; i < 26; i++) {
        NSString *letter = [[ASCIIHelper sharedHelper] getLetterFromIndex:i + 1];
        [map setValue:[NSString stringWithFormat:@"%d", i + 1] forKey:letter];
    }
    return map;
}
- (NSString *)convertLettersToNumbers:(NSString *)message {
    // 将字母转换为对应的数字字符串
    // 输入：消息字符串
    // 输出：数字字符串
    NSMutableString *numString = [NSMutableString new];
    for (char c in message) {
        if ([c isLetter]) {
            NSString *letter = [c uppercaseString];
            NSString *num = [letterMap objectForKey:letter];
            if (!num) {
                // 未找到字母，保留原字符
                [numString appendString:letter];
            } else {
                [numString appendString:num];
            }
        } else {
            [numString appendString:c];
        }
    }
    return numString;
}
- (NSMutableString *)processMessage:(NSString *)message {
    // 进行实际的加密或解密处理
    // 如果是加密，长度必须是偶数
    // 如果是解密，长度必须是偶数
    // 返回处理后的消息
    NSMutableString *result = [NSMutableString new];
    for (int i = 0; i < message.length; i += 2) {
        if (i + 1 >= message.length) {
            // 不是偶数位，直接保留最后一个字符
            [result appendString:message.substringFromIndex:i];
            break;
        }
        NSString *pair = message.substringFromIndex:i toLength:2;
        NSString *firstChar = pair.firstCharacter;
        NSString *secondChar = pair.lastCharacter;
        if (isFirstCharIsNumber) {
            // 解密时，数字可能需要转换为字母
            // 具体实现根据需求调整
        } else {
            // 加密或解密处理
            // 具体实现根据需求调整
        }
        [result appendString:processedPair];
    }
    return result;
}
- (NSString *)generateKeyString {
    // 根据密钥生成对应的密钥字符串
    // 例如，密钥4，生成"0000"
    NSString *keyString = [NSString new];
    for (int i = 0; i < key; i++) {
        [keyString appendString:@"0"];
    }
    return keyString;
}
- (void)checkKeyValidity:(int *)key {
    // 检查密钥是否为1到25之间的整数
    // 如果不在范围内，设置key为0或其他默认值
    if (*key < 1 || *key > 25) {
        *key = 0;
    }
}

代码说明

使用示例

// 创建波利比乌斯密码实例
PolybiusCipher *cipher = [PolybiusCipher sharedCipher];
// 加密消息
NSString *encryptedMessage = [cipher encrypt:@"HELLOWORLD" withKey:4];
// 解密密文
NSString *decryptedMessage = [cipher decrypt:encryptedMessage withKey:4];
// 输出结果
NSLog(@"加密结果：%@", encryptedMessage);
NSLog(@"解密结果：%@", decryptedMessage);

以上代码提供了一个完整的Objective-C实现，能够实现波利比乌斯密码的加密和解密功能。开发者可以根据实际需求调整密钥值和其他参数，确保消息的安全传输。