密码学01 凯撒加密

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1. 设计需求

本次实验，需要对一份英文txt文档进行凯撒加密，编译后的可执行文件为caesar.exe，比如要对1.txt 文件进行加密，则需要在终端输入“caesar -e 1.txt 1e.txt” ，-e表示加密，1.txt表示要加密的文件，1e.txt表示指定加密后将信息写入的文件。如果要对1e.txt 文件进行解密，则需要在终端执行“caesar -d 1e.txt 1.txt”，其中-d表示解密，1e.txt表示要解密的文件，1.txt表示解密后的文件。其中需要对txt文档进行预处理，将大写字母转换为小写字母，其他字符都不变，加密时只对小写字母进行加密。

2.程序设计与实现

对于该实验的程序，整个架构并不复杂。但需要在终端进行命令行的输入，之后才开始程序的运行。然后进入对应的加密函数encryption()和解密函数decryption()进行加解密的操作即可。该程序主要有四个部分：

1. 头文件

头文件一共有三个，分别是<stdio.h>、<stdlib.h>、<string.h>。 stdio.h为标准输入输出头文件；stdlib.h表示标准库头文件，string.h表示字符串处理函数的头文件，加入这个头文件的目的是在之后的程序中使用strcmp()函数。

2. 加密函数encryption()

在该函数中首先需要定义一个FILE类型的指针 fp1，指向要打开的文件。使用fopen(input_file, “r”)函数对input_file这个变量所指向的文件进行读（read）操作，用fp1指向它。如果此时fp1为空，则说明不存在input_file文件。

接下来使用fgetc()函数和while()循环来读取input_file文件的字符数n。得到了input_file文件的字符数后，使用malloc操作进行动态数组的分配，得到数组str。之后再使用memset()函数将str数组进行初始化操作，注意这里分配的空间为n+1,这是为了在之后的fputs()函数中成功进行写入操作。

之后再让fp1重新指向input_file文件，原因是之前的fgetc()函数将指针指向了文件的最后一个字符。使用while函数，将input_file里的字符存储到str数组中。最后关闭文件fclose()。

之后就是凯撒加密的核心，使用一个for循环遍历整个str数组，如果str[i]的值大于等于’a’并且小于等于’z’,直接将str[i]往后移动三位；如果str[i]的值大于等于‘A’并且小于等于‘Z’，则需要将str[i]的值加上32，再进行位移操作。

最后定义一个FILE类型的指针f，使用fopen(output_file, “r”)函数对output_file这个变量所指向的文件进行写入（write）操作，用f指向它。之后用fputs()函数将一整行的字符（即字符串）都写入到指针f所指向的文件中。使用fclose（f）关闭文件。释放掉指针str中的内容，并将指针str指向NULL。