在 java 中计算 Caesar Cipher 实现的余数

Question

我正在处理HackerRank 问题。 解决方案涉及将字符串转换为具有k个移位的凯撒密码。

Julius Caesar 通过使用密码对其进行加密来保护他的机密信息。 凯撒的密码将每个字母移动多个字母。 如果移位使您越过字母表的末尾，只需旋转回字母表的前面即可。 在旋转 3 的情况下，w、x、y 和 z 将从 map 变为 z、a、b 和 c。

 Original alphabet: abcdefghijklmnopqrstuvwxyz Alphabet rotated +3: defghijklmnopqrstuvwxyzabc

例子：

s = "There's-a-starman-wayting-in-the-sky"

k = 3

加密字符串： "Wkhuh'v-d-vwdupdq-zdlwlqj-lq-wkh-vnb"

注意：密码只加密字母； 诸如-之类的符号保持未加密状态。

Function 说明：

string s : 明文 - 没有任何空格的有效 ASCII 字符串； int k ：字母旋转因子。

约束：

 1 <= n <= 100 0 <= k <= 100

我需要一些帮助来了解我的代码问题的根源。

我的猜测是它可能驻留在负责处理大写和小写字母的行中。

小写字母

int remainder = (asciiArr[i] + k) % UPPER_BOUND_LOWERCASE;

小写字符的上限（最高 ascii int 值）是 z，它等于字符 z，即 122。

现在让我们考虑一个我的代码可以工作的情况。

假设我们希望将字母 b 移动 27 位。

b 的 ASCII 值是 98 因此余数是

余数 = 98 + 27 % 122 即 3

在我们的第二行中，我们简单地将余数添加到 ascii 整数数组中，因此我们的数组仅包含一个元素 [98]，在计算余数后我们只需这样做。

96（小写字符的下界）+ 余数 = 98 因此我们从 b 到 27 位的移动是 c。

但是我的代码不适用于 A、Z、z 和 a 等情况。

我怀疑这与我的模运算有关。

有人可以帮我吗这是我的完整代码和我的方法。

1. 将字符串转换为字符数组
2. 将 char 数组转换为 ascii int 数组。
3. 如果小写字符的 ascii int 值 + 余数 > 122 计算余数并转移到新的 position 否则只做值 + 转移。

我的代码：

public static String caesarCipher(String s, int k) {
    final int UPPER_BOUND_LOWERCASE = 122;
    final int UPPER_BOUND_UPPERCASE = 90;
    int[] asciiArr = new int[s.length()];
    
    //populate ascii Array;
    
    for (int i = 0; i < s.toCharArray().length; ++i) {
        asciiArr[i] = (int) s.toCharArray()[i];
        
        char c = (char) asciiArr[i];
        
        if (asciiArr[i] + k <= UPPER_BOUND_LOWERCASE && Character.isAlphabetic(c) && !Character.isUpperCase(c)) {
            asciiArr[i] = asciiArr[i] + k;
        } else if (asciiArr[i] + k > UPPER_BOUND_LOWERCASE && Character.isAlphabetic(c) && !Character.isUpperCase(c)) {
            int remainder = (asciiArr[i] + k) % UPPER_BOUND_LOWERCASE;
            asciiArr[i] = 96 + remainder;
        }
        if (asciiArr[i] + k <= UPPER_BOUND_UPPERCASE && Character.isAlphabetic(c) && Character.isUpperCase(c)) {
            asciiArr[i] = asciiArr[i] + k;
        } else if (asciiArr[i] + k > UPPER_BOUND_UPPERCASE && Character.isAlphabetic(c) && Character.isUpperCase(c)) {
            int remainder = (asciiArr[i] + k) % UPPER_BOUND_UPPERCASE;
            asciiArr[i] = 64 + remainder;
        }
    }
    return arrayToString(asciiArr);
}


public static String arrayToString(int[] arr) {
    StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
    
    for (int i = 0; i < arr.length; ++i) {
        stringBuilder.append((char) arr[i]);
    }
    
    return stringBuilder.toString();
}

Answer 1

无需通过String.toCharArray()生成字符数组（因为它在 memory 中分配了一个新数组并用字符串的内容填充它）。 相反，您可以使用方法String.charAt()遍历给定的String检查每个字符。

从代码可读性的角度来看，使用 ASCII 代码的想法并不好。 而且，直接在代码中使用幻数96和64是一个巨大的危险信号。 避免这样做，它很容易出错。

相反，字符'A'和'a'从clean-coding的角度来看是非常自描述的，因此可以直接在代码中使用，甚至不需要引入变量。

根据问题描述， k的值保证是非负的。 这简化了问题 - 我们应该只处理'Z'变成'A' （或'A'之后的后续字母）的情况，而不是相反的情况。

要获得加密字符，我们需要计算初始字符与'A' （或'a' ）之间的差异加上k并应用模（ % ） 26 （这是英文字母表的长度）。 我们需要使用模数，因为k的值可以达到100 ，因此我们需要将差异调整为字母大小。 然后我们需要将调整后的值添加到'A' （或'a' ）并将结果转换为char （因为 Java 中的算术运算结果将是int类型）。

注意：取模后，首字符与基数（ 'A'或'a' ）之差有加k ，即(letter-'A'+k)%26 ，保证该值小于26 . 因此，我们可以安全地将它添加到基数（ 'A'或'a' ）而不用检查它是否大于'Z'或'z' ，就像您在代码中所做的那样，因为它不能案子。

在加密一个单独的字符时，您需要解决三种情况：

• 字符是非字母的- 只需 append 就可以得到结果。
• 小写字符 - 加密结果为'a' + (letter - 'a' + k) % 26 。
• 大写字符 - 加密结果为'A' + (letter - 'A' + k) % 26 。

为了在没有字符串连接开销的情况下存储结果，我们可以使用StringBuilder 。

这就是它可能的实现方式：

public static final int ALPHA_SIZE = 26;

public static String caesarCipher(String str, int k) {
    
    StringBuilder result = new StringBuilder();
    
    for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
        char next = str.charAt(i);
        char encrypted = next;
        
        if (Character.isUpperCase(next)) {
            encrypted = (char) ('A' + (next - 'A' + k) % ALPHA_SIZE);
        }
        if (Character.isLowerCase(next))  {
            encrypted = (char) ('a' + (next - 'a' + k) % ALPHA_SIZE);
        }
        result.append(encrypted);
    }
    return result.toString();
}

该解决方案通过了HackerRank上的所有测试用例。