Zadanie 1. Szyfr

Rozważamy szyfrowanie przestawieniowe, w którym kluczemkluczkluczem jest n-elementowa tablica zawierająca różne liczby całkowite z przedziału [1, n]. Kluczem $5$-elementowym może być np. tablica [3,2,5,4,1].

Szyfrowanie napisu A (o długości co najmniej n) kluczem n-elementowym P[1..n] odbywa się w następujący sposób:

• pierwsza litera słowa A zamieniana jest miejscem z literą na pozycji P[1],

• następnie druga litera słowa A zamieniana jest z literą na pozycji P[2],

• i tak dalej.

Uzyskane na końcu słowo jest szyfrem napisu A z kluczem P.

Jeśli napis A ma więcej niż n liter, to po n-tym kroku algorytmu kolejną literę znów zamieniamy z literą na pozycji P[1] i tak dalej. Oznacza to, że w i-tym kroku zamieniamy litery na pozycjach i oraz P[1 + (i - 1) mod n].

Przykład:

Tabela ilustruje szyfrowanie słowa INFORMATYKA kluczem P równym [3,2,5,4,1]:

Rv8BDG0u6wqdO

Ilustracja przedstawia tabelę. W wierszach są kolejno: litera i; zapis: P[1+(i‑1) mod n]; Słowo; Krok 1, Krok 2, Krok 3 a z do Krok 11. W wierszu i są liczby od 1 do 11. W wierszu z zapisem: zapis: P[1+(i‑1) mod n] są liczby kolejno: 3, 2, 5, 4, 1 - jedna grupa, 3, 2, 5, 4, 1, druga grupa oraz 3. W wierszu Słowo jest wyraz INFORMATYKA. W wierszu Krok 1 są kolejno litery: FNIORMATYKA. Kratkę z F oraz I zamalowano na zielono. W wierszu Krok 2 są kolejno litery: FNIORMATYKA. Kratkę z literą N zamalowano na zielono. Krok 3: FNROIMATYKA. Zamalowano litery R oraz I. Krok 4: FNROIMATYKA. Zamalowano literę O. Krok 5: INROFMATYKA. Zamalowano kratki z literami I oraz F na zielono. Krok 6: INMOFRATYKA. Zamalowano litery M oraz R. Krok 7: IAMOFRNTYKA. Zamalowano IAMOFRNTYKA. Zamalowano litery A oraz N. Krok 8: IAMOTRNFYKA. Zamalowano litery T oraz F. Krok 9: IAMYTRNFOKA. Zamalowano kratki z literami Y oraz O. Krok 10: KAMYTRNFOIA. Zamalowano kratki z literami K oraz I. Krok 11: KAAYTRNFOIM. Zamalowano kratki z literami: drugie A oraz M. Od układu liter w Kroku 1 do układu liter w Kroku 11 zaznaczone zielone kratki biegną na skos od pierwszej litery w Kroku 1, czyli od F, do ostatniej litery w Kroku 11, czyli M.

Napis KAAYTRNFOIM jest zatem szyfrem tekstu INFORMATYKA przy użyciu klucza [3,2,5,4,1].

Zadanie 1.1

W pliku szyfr1.txt dane są:

• w wierszach nr 1–6  – napisy złożone z $50$ liter alfabetu łacińskiego,

• w wierszu nr 7 – klucz $50$-elementowy; liczby oddzielone są pojedynczym znakiem odstępu.

Napisz program, który zaszyfruje wszystkie napisy zawarte w udostępnionym pliku zgodnie z metodą opisaną na początku sekcji. Wynik, czyli zaszyfrowane teksty, zapisz w osobnych wierszach w pliku wyniki_szyfr1.txt.

Do oceny oddajesz:

• plik wyniki_szyfr1.txt z odpowiedzią (zaszyfrowane napisy zapisane każdy w osobnym wierszu),

• plik(i) z komputerową realizacją zadania (kodem programu).

Przykładowe rozwiązanie

Najpierw wczytujemy dane z pliku. W tym celu będziemy potrzebować dwóch tablic: jednej dla napisów do zaszyfrowania, drugiej dla klucza.

napisy_do_zaszyfrowania[0..5] - wczytaj napisy do zaszyfrowania z pliku - potrzebny dostęp selektywny do liter
klucz[0..49] - wczytaj klucz z pliku - jak w przypadku napisów potrzebny selektywny dostęp do elementów

Mamy zaszyfrować 6 napisów zapisanych w tablicy. W tym celu utwórzmy pętlę umożliwiającą wykonanie szyfrowania dla kolejnych napisów zapisanych w tablicy napisy_do_zaszyfrowania[].

napisy_do_zaszyfrowania[0..5] - wczytaj napisy do zaszyfrowania z pliku - potrzebny dostęp selektywny do liter
klucz[0..49] - wczytaj klucz z pliku - jak w przypadku napisów potrzebny selektywny dostęp do elementów

dla i = 0, 1, ... 5 wykonuj

Następnym krokiem jest zaszyfrowanie napisów odczytanych wcześniej z pliku. W tym celu potrzebna jest pętla, która przeiteruje po wszystkich literach, z których składa się napis, i zaszyfruje je zgodnie ze sposobem opisanym na początku sekcji. W tym celu wyciągamy literę pod indeksem równym numerowi kroku pętli (kroku szyfrowania - 1, przez indeksowanie od $0$) do zmiennej pomocniczej. Następnie na miejsce tej litery zapisujemy literę z miejsca wyznaczonego przez liczbę zapisaną w odpowiadającym literze miejscu w kluczu (liczba z klucza pomniejszona o 1 ze względu na indeksowanie tablic od $0$). Następnie w miejscu litery z indeksu wyznaczonego kluczem zapisujemy literę przechowywaną w zmiennej pomocniczej.

napisy_do_zaszyfrowania[0..5] - wczytaj napisy do zaszyfrowania z pliku - potrzebny dostęp selektywny do liter
klucz[0..49] - wczytaj klucz z pliku - jak w przypadku napisów potrzebny selektywny dostęp do elementów

dla i = 0, 1, ... 5 wykonuj
	dla j = 0, 1, ..., 49 wykonuj
    	pomocnicza ← napisy_do_zaszyfrowania[i][j]
        napisy_do_zaszyfrowania[i][j] ← napisy_do_zaszyfrowania[i][klucz[1 + (j-1) mod 50] - 1]
        napisy_do_zaszyfrowania[i][klucz[1 + (j-1) mod 50] - 1]

Po zakończeniu obiegów obu pętli otrzymujemy tablicę zaszyfrowanych napisów. Pozostaje zapisać je do pliku wynikowego.

napisy_do_zaszyfrowania[0..5] - wczytaj napisy do zaszyfrowania z pliku - potrzebny dostęp selektywny do liter
klucz[0..49] - wczytaj klucz z pliku - jak w przypadku napisów potrzebny selektywny dostęp do elementów

dla i = 0, 1, ... 5 wykonuj
	dla j = 0, 1, ..., 49 wykonuj
    	pomocnicza ← napisy_do_zaszyfrowania[i][j]
        napisy_do_zaszyfrowania[i][j] ← napisy_do_zaszyfrowania[i][klucz[1 + (j-1) mod 50] - 1]
        napisy_do_zaszyfrowania[i][klucz[1 + (j-1) mod 50] - 1]
        
dla i = 0, 1, ... 5 wykonuj
	zapisz napisy_do_zaszyfrowania[i] do pliku "wyniki_szyfr1.txt"

Odpowiedź do zadania

Odpowiedź dla danych zapisanych w pliku szyfr1.txt znajduje się w załączniku.

Słownik