蓝桥杯-矩阵变换加密法

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一种Playfair密码变种加密方法以下：首先选择一个密钥单词（称为pair）（字母不重复，且都为小写字母），而后与字母表中其余字母一块儿填入至一个5x5的方阵中，填入方法以下：
1.首先按行填入密钥串。
2.紧接其后，按字母序按行填入不在密钥串中的字母。
3.因为方阵中只有25个位置，最后剩下的那个字母则不需变换。
若是密钥为youandme，则该方阵以下：  
y o u a n
d m e b c
f g h i j
k l p q r
s t v w x
在加密一对字母时，如am，在方阵中找到以这两个字母为顶点的矩形：
o u a
m e b

这对字母的加密字母为该矩形的另外一对顶点，如本例中为ob。
请设计程序，使用上述方法对输入串进行加密，并输出加密后的串。
另外有以下规定：
一、一对一对取字母，若是最后只剩下一个字母，则不变换，直接放入加密串中；
二、若是一对字母中的两个字母相同，则不变换，直接放入加密串中；
三、若是一对字母中有一个字母不在正方形中，则不变换，直接放入加密串中；
四、若是字母对出如今方阵中的同一行或同一列，如df或hi，则只需简单对调这两个字母，即变换为fd或ih；
五、若是在正方形中可以找到以字母对为顶点的矩形，假如字母对为am，则该矩形的另外一对顶点字母中，与a同行的字母应在前面，在上例中应是ob；一样若待变换的字母对为ta，则变换后的字母对应为wo；
六、本程序中输入串均为小写字母，并不含标点、空格或其它字符。
解密方法与加密相同，即对加密后的字符串再加密，将获得原始串。
要求输入形式以下：
从控制台输入两行字符串，第一行为密钥单词（长度小于等于25），第二行为待加密字符串（长度小于等于50），两行字符串末尾都有一个回车换行符，而且两行字符串均为小写字母，不含其它字符。
在标准输出上输出加密后的字符串。
例如，若输入：
youandme
welcometohangzhou
则表示输入的密钥单词为youandme，造成的正方形如上所示；待加密字符串为welcometohangzhou。在正方形中能够找到以第一对字母we为顶点的矩形，对应另外一对顶点字母为vb，所以加密后为vb，同理可找到与字母对lc,et,oh,ho对应的顶点字母对。而字母对om位于上述正方形中的同一列，因此直接以颠倒这两个字母来加密，即为mo，字母对an同理。字母对gz中的z不在上述正方形中，所以原样放到加密串中。最后剩一个字母u也原样输出。
所以输出的结果为：
vbrmmomvugnagzguu

*/

import java.util.Scanner;


public class 矩阵变换加密法 {

    /**
     * @param args
     */
    private static char[][] M_Pair = new char[5][5];
    private static String str = null;
    private static String encoded_str = null;
    
    public static void getM_Pair(){
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        boolean[] bs = new boolean[26];
        String pair = in.next();
        str = in.next();
        for(int i=0;i<26;i++){
            bs[i] = true;
        }
        int m = 0;
        for(int i=0;i<5;i++){
            for(int j=0;j<5;j++){
                if(i*5+j<pair.length()){
                    M_Pair[i][j] = pair.charAt(i*5+j);
                    int n =pair.charAt(i*5+j)-'a';
                    bs[n] = false;
                }else{
                    while(!bs[m]){
                        m++;
                    }
                    M_Pair[i][j] = (char) ('a'+m);
                    m++;
                }
            }
        }
    }
    
    public static String encoding(String str){
        StringBuilder strb = new StringBuilder();
        int i,j,k,m;
        char c1,c2;
        boolean b1=false;
        boolean b2=false;
        i=j=k=m=0;
        for(int n=0;n<str.length();n+=2){
            if(n+1>=str.length()){
                strb.append(str.charAt(n));
                continue;
            }
            if(str.charAt(n)==str.charAt(n+1)){
                strb.append(str.charAt(n)).append(str.charAt(n+1));
                continue;
            }
            for(int a=0;a<5;a++){
                for(int b=0;b<5;b++){
                    if(M_Pair[a][b]==str.charAt(n)){
                        i=a;
                        j=b;
                        b1=true;
                    }
                    if(M_Pair[a][b]==str.charAt(n+1)){
                        k=a;
                        m=b;
                        b2=true;
                    }
                }
            }
            if(b1&&b2){
                strb.append(M_Pair[i][m]).append(M_Pair[k][j]);
            }else{
                strb.append(str.charAt(n)).append(str.charAt(n+1));
            }
            b1=b2=false;
        }
        return strb.toString();
        
    }
    
    
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        getM_Pair();
        encoded_str = encoding(str);
        System.out.println(encoded_str);
        encoded_str = encoding(encoded_str);
        System.out.println(encoded_str);

    }

}