WUSTOJ 1324: Base64 Coding（Java）未解决，求题解

题目链接：1324: Base64 Coding

资料：ASCII码表

原文是英文，而且篇幅较长。因此下面不粘贴原文，只写中文大意。

Description

Base64是一种编码算法。它的工作原理是将 ASCII 码在 0x00 和 0xFF 之间的字符转换成只有小写字母、大写字母和数字组成的字符串，从而避免了编码的歧义问题。

让我们看一个简单的例子。

转换前：10101101 10111010 01110110

转换后：00101011 00011011 00101001 00110110

它们在转换后的十进制的值分别为 43、27、41 和 54，对应的字符分别为 “r”、“b”、“p” 和 “2”。查看对照表。所以我们说 24 位二进制字符串的 Base64 编码是 ‘rbp2’ 。解码算法是简单地删除每个字节的两个前缀 0 ，然后将它们连接在一起。

但是，如果原始文本的字节数不是 3 的倍数，应该怎么办？解决方案是我们将添加冗余的 0 ，Base64 编码将使用 ‘=’ 来表示这些 0 。这就是为什么有些 Base64 编码的字符串以一两个 ‘=’ 结尾。

如果结果字符串太长，每行放置76个字符。

想想托马斯霍布斯(Thomas Hobbes)的《利维坦》(Leviathan)中的那句名言吧。

人之所以与众不同，不仅因为他的理性，还因为他与其他动物的这种独特的激情，那就是一种精神上的欲望，因为他对持续不断的、不知疲倦的知识的创造所表现出来的喜悦的毅力，超过了任何肉体上短暂的强烈的快乐。

Base64 编码后，如下所示。

TWFuIGlzIGRpc3Rpbmd1aXNoZWQsIG5vdCBvbmx5IGJ5IGhpcyByZWFzb24sIGJ1dCBieSB0aGlz

IHNpbmd1bGFyIHBhc3Npb24gZnJvbSBvdGhlciBhbmltYWxzLCB3aGljaCBpcyBhIGx1c3Qgb2Yg

dGhlIG1pbmQsIHRoYXQgYnkgYSBwZXJzZXZlcmFuY2Ugb2YgZGVsaWdodCBpbiB0aGUgY29udGlu

dWVkIGFuZCBpbmRlZmF0aWdhYmxlIGdlbmVyYXRpb24gb2Yga25vd2xlZGdlLCBleGNlZWRzIHRo

ZSBzaG9ydCB2ZWhlbWVuY2Ugb2YgYW55IGNhcm5hbCBwbGVhc3VyZS4=

现在，您要对消息进行编码或解码。

Input

有多个测试用例。测试用例以 “#exit#” 结束，不应该处理它。

每个测试用例都以包含 “#b2s#” 或 “#s2b#” 的行开始，表示要对输入字符串执行解码或编码操作。每个测试用例都以 “#CaseEnd#” 结束。中间的字符串是要处理的字符。字符串的长度小于10⁶。

Output

在单行中打印 “Case #id”，其中 “id” 是从 1 开始编号的用例号，然后输出结果字符串。

Sample Input

#s2b#
C^$AL6N20)QQ[IKSF;\',^9D>-<&W'>S2-(#[+F?#:
#CaseEnd#
#b2s#
NVA6PV4xRU5XQSJSPD0nVzRFRlYhPSE4WQ==
#CaseEnd#
#exit#

Sample Output

Case #1
Q14kQUw2TjIwKVFRW0lLU0Y7XCcsXjlEPi08JlcnPlMyLSgjWytGPyM6
Case #2
5P:=^1ENWA"R<='W4EFV!=!8Y

HINT

在 “#b2s#” 或 “#s2b#” 之后和 “#CaseEnd#” 之前的换行字符不需要处理。其他字符则被视为普通字符。



Base64 编码表：

十进制	字符	十进制	字符	十进制	字符
0	A	26	a	52	0
1	B	27	b	53	1
2	C	28	c	54	2
3	D	29	d	55	3
4	E	30	e	56	4
5	F	31	f	57	5
6	G	32	g	58	6
7	H	33	h	59	7
8	I	34	i	60	8
9	J	35	j	61	9
10	K	36	k	62	+
11	L	37	l	63	/
12	M	38	m
13	N	39	n
14	O	40	o
15	P	41	p
16	Q	42	q
17	R	43	r
18	S	44	s
19	T	45	t
20	U	46	u
21	V	47	v
22	W	48	w
23	X	49	x
24	Y	50	y
25	Z	51	z

分析

import java.util.Base64这个类，OJ目前不支持，所以不能用API，只能自己写。

代码

/**
 * Time ms
 * @author wowpH
 * @version 4.0
 * @date 2019年6月28日上午8:48:29
 * Environment:	Windows 10
 * IDE Version:	Eclipse 2019-3
 * JDK Version:	JDK1.8.0_112
 */

import java.io.InputStreamReader;
import java.util.Scanner;

public class Main {
	private final char[] BASE64_TABLE = { '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', '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', '0', '1', '2', '3', '4', '5', '6',
			'7', '8', '9', '+', '/' };
	private Scanner sc = new Scanner(new InputStreamReader(System.in));

	public Main() {
		int caseNum = 1;// 用例号
		while (sc.hasNext()) {
			String operation = sc.nextLine();// 三种操作，编码，解码，退出
			if (operation.contentEquals("#s2b#")) { // 编码
				String message = input(); // 获取要编码的文本
				output(code(message), caseNum); // 编码后输出
			} else if (operation.contentEquals("#b2s#")) {// 解码
				String message = input(); // 获取要解码的文本
				output(decode(message), caseNum); // 解码后输出
			} else if (operation.contentEquals("#exit#")) {// 退出
				break;
			}
			++caseNum;
		}
		sc.close();
	}

	private String input() {// 获得需要转换的信息字符串
		StringBuffer sb = new StringBuffer();
		String temp = sc.nextLine();
		while (false == temp.contentEquals("#CaseEnd#")) {
			sb.append(temp);
			temp = sc.nextLine();
		}
		return sb.toString();
	}

	private String code(String message) {// 编码
		char[] messArr = message.toCharArray();// 字符串转成字符数组
		StringBuffer binarySB = new StringBuffer(messArr.length * 8);// 存储二进制字符串
		for (int i = 0; i < messArr.length; ++i) {
			String oneByte = Integer.toBinaryString(messArr[i]);// 字符转成二进制字符串
			for (int j = 8 - oneByte.length(); j > 0; --j) {
				binarySB.append('0');// 不足8位，前面补'0'
			}
			binarySB.append(oneByte);
		}

		// 原始文本不是3的倍数，即二进制串长度不是6的倍数，末尾添加冗余的'0'
		int remainder = binarySB.length() / 8 % 3;
		if (1 == remainder) {
			binarySB.append("0000");
		} else if (2 == remainder) {
			binarySB.append("00");
		}

		int length = binarySB.length();
		StringBuffer ans = new StringBuffer(length / 6);// 存储转换后的字符串
		for (int i = 0; i < length; i += 6) {
			String indexStr = binarySB.substring(i, i + 6);// 获取6位二进制串
			int index = Integer.parseInt(indexStr, 2);// 解析成10进制数
			ans.append(BASE64_TABLE[index]);// 查找对照表，添加对应字符
		}

		// 末尾添加'='
		if (1 == remainder) {
			ans.append("==");
		} else if (2 == remainder) {
			ans.append("=");
		}
		return ans.toString();// 返回编码后的字符串
	}

	private String decode(String message) {// 解码
		char[] messArr = message.toCharArray();// 字符串转成字符数组
		StringBuffer binarySB = new StringBuffer(messArr.length * 6);// 存储二进制串
		for (int i = 0; i < messArr.length; ++i) {
			int index = parse(messArr[i]);// 获取字符的Base64编码的十进制值
			String oneByte = Integer.toBinaryString(index);// 转成二进制串
			for (int j = 6 - oneByte.length(); j > 0; --j) {
				binarySB.append('0');// 不足6位，前面补'0'
			}
			binarySB.append(oneByte);
		}

		int length = binarySB.length();
		StringBuffer ans = new StringBuffer(length / 8);// 存储解码后的字符串
		for (int i = 0; i < length; i += 8) {
			String str = binarySB.substring(i, i + 8);// 获取8位二进制串
			int number = Integer.parseInt(str, 2);// 解析成十进制数，也就是ASCII码值
			ans.append((char) number);// 转成字符
		}

		if ('=' == messArr[messArr.length - 1]) {
			if ('=' == messArr[messArr.length - 2]) {
				return ans.substring(0, ans.length() - 2);
			}
			return ans.substring(0, ans.length() - 1);
		}
		return ans.toString();// 返回解码后的字符串
	}

	private int parse(char ch) {// 获取字符的Base64码值，十进制
		int index = 64;// 默认越界
		if ('+' == ch) {
			index = 62;
		} else if ('/' == ch) {
			index = 63;
		} else if ('=' == ch) {
			index = 0;
		} else if (ch >= 'A' && ch <= 'Z') {
			index = ch - 'A' + 0;
		} else if (ch >= 'a' && ch <= 'z') {
			index = ch - 'a' + 26;
		} else if (ch >= '0' && ch <= '9') {
			index = ch - '0' + 52;
		}
		return index;
	}

	private void output(String string, int caseNum) {// 输出用例caseNum的结果string
		System.out.println("Case #" + caseNum);
		int quotients = string.length() / 76;// 每行最多76个字符
		for (int i = 0; i < quotients; ++i) {
			System.out.println(string.substring(i * 76, i * 76 + 76));
		}
		System.out.println(string.substring(quotients * 76));
	}

	public static void main(String[] args) {
		new Main();
	}
}

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