java实现矩阵变换加密法

一种Playfair密码变种加密方法如下：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），然后与字母表中其他字母一起填入至一个5x5的方阵中，填入方法如下：

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.由于方阵中只有25个位置，最后剩下的那个字母则不需变换。

如果密钥为youandme，则该方阵如下：

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。

另外有如下规定：

1、一对一对取字母，如果最后只剩下一个字母，则不变换，直接放入加密串中；

2、如果一对字母中的两个字母相同，则不变换，直接放入加密串中；

3、如果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；

4、如果字母对出现在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；

5、如果在正方形中能够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；同样若待变换的字母对为ta，则变换后的字母对应为wo；

6、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，将得到原始串。

要求输入形式如下：

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，并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，形成的正方形如上所示；待加密字符串为welcometohangzhou。在正方形中可以找到以第一对字母we为顶点的矩形，对应另一对顶点字母为vb，因此加密后为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，所以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，因此原样放到加密串中。最后剩一个字母u也原样输出。

因此输出的结果为：

vbrmmomvugnagzguu

package com.liu.ex7;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Scanner;

public class Main {
    public static char[][] value = new char[5][5];
    public static boolean[] used = new boolean[26];

    public int[] getPosition(char s) {
        int[] position = new int[2];
        for(int i = 0;i < 5;i++) {
            for(int j = 0;j < 5;j++) {
                if(value[i][j] == s) {
                    position[0] = i;
                    position[1] = j;
                    return position;
                }
            }
        }
        return position;
    }

    public void getResult(String pair, String psw) {
        for(int i = 0;i < 26;i++)
            used[i] = false;
        ArrayList<Character> list = new ArrayList<Character>();
        for(int i = 0;i < pair.length();i++) {
            list.add(pair.charAt(i));
            int temp = pair.charAt(i) - 'a';
            used[temp] = true;
        }
        while(list.size() < 25) {
            for(int i = 0;i < 26;i++) {
                if(used[i] == false) {
                    char temp = (char) ('a' + i);
                    list.add(temp);
                    used[i] = true;
                }
                if(list.size() == 25)
                    break;
            }
        }
        char unUsed = 'a';
        for(int i = 0;i < 26;i++) {
            if(used[i] == false) {
                unUsed = (char) (unUsed + i);
                break;
            }
        }
        int count = 0;
        for(int i = 0;i < 5;i++)
            for(int j = 0;j < 5;j++)
                value[i][j] = list.get(count++);

        int len = psw.length();
        ArrayList<Character> result = new ArrayList<Character>();
        if(len % 2 == 1)
            len = len - 1;
        for(int i = 0;i < len;i = i + 2) {
            char temp1 = psw.charAt(i);
            char temp2 = psw.charAt(i + 1);
            int[] position1 = getPosition(temp1);
            int[] position2 = getPosition(temp2);
            if(temp1 == temp2) {
                result.add(temp1);
                result.add(temp2);
            } else if(temp1 == unUsed || temp2 == unUsed) {
                result.add(temp1);
                result.add(temp2);
            } else if(position1[0] == position2[0] || position1[1] == position2[1]) {
                result.add(temp2);
                result.add(temp1);
            } else {
                temp1 = value[position1[0]][position2[1]];
                temp2 = value[position2[0]][position1[1]];
                result.add(temp1);
                result.add(temp2);
            }
        }
        if(psw.length() % 2 == 1)
            result.add(psw.charAt(psw.length() - 1));
        for(int i = 0;i < result.size();i++)
            System.out.print(result.get(i));
        return;
    }

    public static void main(String[] args) {
        Main test = new Main();
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        String pair = in.next();
        String psw = in.next();
        test.getResult(pair, psw);
    }
}