Python工具箱系列(十)

上篇文章讲述了凯撒密码的基本原理。如下代码所示，实现一个简单的凯撒加密算法。

import string

def alphabet1():
    """
    生成字母表的方法1
    """
    letter_list = ['a', 'b', 'c', 'd', 'e', 'f', 'g', 'h', 'i', 'j', 'k', 'l', 'm',
               'n', 'o', 'p', 'q', 'r', 's', 't', 'u', 'v', 'w', 'x', 'y', 'z']
    return letter_list

def alphabet2():
    """
    生成字母表的方法2
    """
    letter_list_2 = [chr(letter+ord('a')) for letter in range(26)]
    return letter_list_2

def alphabet3():
    """
    生成字母表的方法3
    """
    letter_list_3 = [chr(letter).lower() for letter in range(65, 91)]
    return letter_list_3

def alphabet4():
    """
    生成字母表的方法4
    """
    return list(string.ascii_lowercase)

def shift(arr: list, n: int) -> list:
    """
    移动字母表

    Args:
        arr (list): 字母表
        n (int): 移动的位数

    Returns:
        list: 移动后的字母表
    """
    if n:
        return arr[n:] + arr[:n]
    else:
        n = -1*n
        return arr[:n] + arr[n:]

def encoder(plaintext,key=3):
    """
    对明文进行编码

    Args:
        plaintext (str): 要加密的明文
        key (int): 偏移的位数据
    """
    normal_alphabet = alphabet2()
    caesor_alphabet = shift(normal_alphabet,key)
    crypt = [caesor_alphabet[normal_alphabet.index(ch)] for ch in plaintext]
    return ''.join(crypt)
       
def test():
    """
    加密的演示
    """
    
    # 多种字母表生成的方法
    print(alphabet1())
    print(alphabet2())
    print(alphabet3())
    print(alphabet4())

    # 随便挑一个方法
    alphabet = alphabet1()
    caesar_alphabet = shift(alphabet,3)
    print(caesar_alphabet)
    print(encoder('iamchinese'))

if __name__ == '__main__':
    test()

本系列文章不讲解python的基本语法，本着实用主义的角度来解决问题。如前文所述，首先要建立一个字母表，接着实现一个对字母表的移位。

• alphabet1/2/3/4是不同的生成字母表的小函数。从通用的角度来看，alphabet4直接使用python内置的模块，就可以将小写的英文字母获得。但需要注意的是，string.ascii_lowercase返回的是一个字符串，而不是一个列表，所以要用list函数再做一次切割，从而形成字母列表。
• shift函数是一个通用的对列表进行循环移位的函数。使用python的切片方法完成一个漂亮而容易理解的实现，但不是效率最高的。这个函数可以列表左移，也可以右移。右移时key为负数。
• encoder函数是真正的加密算法，输入字符串后，使用列表推导式，先找出在正常字母表中字符的位置索引，然后在平移后的字母表中找到对应的字符，最后再将所有的字符通过join()函数合成一个字符串返回。
• 由于现有的字母表没有空格的存在，所以加密的字符串只能够是连续的无打印符的字母组合。如果想要对空格加密，可以将空格加入到alphabet中，再形成对应的平移表。再进一步讲，如果把汉字也放到字母表中，理论上也可以对中文信息进行加密，原理是一样的，大家可以自行实现。
• 代码中没有实现解密，实现起来非常容易。