шифр цезаря python код
Шифр Цезаря
Ограничение времени 1 секунда
Ограничение памяти 64Mb
Ввод стандартный ввод или input.txt
Вывод стандартный вывод или output.txt
Как известно, Цезарь тоже пользовался шифрованием сообщений, причем у него был свой способ. Сначала выбирается шаг шифрования (число), а затем все буквы послания заменяются на буквы, отстоящие от них в алфавите на шаг шифрования. Например, при шаге шифрования 3 (таким чаще всего пользовался Цезарь), буква А заменяется на букву Г, буква Б – на букву Д.
Обратите внимание, что алфавит «зациклен», то есть при сдвиге буквы Я на шаг 3 получится буква В.
Напишите программу, которая будет зашифровывать послание с помощью шифра Цезаря с заданным шагом шифрования.
Формат ввода
Две строки. Первая содержит шаг шифрования, вторая – послание.
Формат вывода
Строка с зашифрованным посланием.
Пример 1
Ввод Вывод
3
АБВ
ГДЕ
Пример 2
Ввод Вывод
5
На дворе трава, на траве дрова!
Те йзухк чхезе, те чхезк йхузе!
Примечания
Символы русского алфавита расположены в стандартной для Python таблице кодировки подряд, то есть номера, выдаваемые функцией ord(symbol), идут подряд. Буква «ё» идёт в таблице кодировки отдельно от основного алфавита. При решении задачи считайте, что буквы «ё» в русском алфавите нет.
Есть код, но он не работает:
Помощь в написании контрольных, курсовых и дипломных работ здесь.
Caesar Cipher in Python (Text encryption tutorial)
Cryptography deals with encrypting or encoding a piece of information (in a plain text) into a form that looks gibberish and makes little sense in ordinary language.
This encoded message(also called ciphertext) can then be decoded back into a plain text by the intended recipient using a decoding technique (often along with a private key) communicated to the end-user.
Caesar Cipher is one of the oldest encryption technique that we will focus on in this tutorial, and will implement the same in Python.
Although Caesar Cipher is a very weak encryption technique and is rarely used today, we are doing this tutorial to introduce our readers, especially the newcomers, to encryption.
Consider this as the ‘Hello World’ of Cryptography.
What is Caesar Cipher?
Caesar Cipher is a type of substitution cipher, in which each letter in the plain text is replaced by another letter at some fixed positions from the current letter in the alphabet.
For example, if we shift each letter by three positions to the right, each of the letters in our plain text will be replaced by a letter at three positions to the right of the letter in the plain text.
Let us see this in action – let’s encrypt the text “HELLO WORLD” using a right shift of 3.
So the letter H will be replaced by K, E will be replaced by H, and so on. The final encrypted message for HELLO WORLD will be KHOOR ZRUOG. That gibberish doesn’t make sense, does it?
Note that the letters on edge i.e., X, Y, Z wrap around and are replaced by A, B, C respectively, in case of the right shift. Similarly, the letters in the beginning – A, B, C, etc. will be wrapped around in case of left shifts.
The Caesar Cipher encryption rule can be expressed mathematically as:
Where c is the encoded character, x is the actual character, and n is the number of positions we want to shift the character x by. We’re taking mod with 26 because there are 26 letters in the English alphabet.
Caesar Cipher in Python
Before we dive into defining the functions for the encryption and decryption process of Caesar Cipher in Python, we’ll first look at two important functions that we’ll use extensively during the process – chr() and ord().
It is important to realize that the alphabet as we know them, is stored differently in a computer’s memory. The computer doesn’t understand any of our English language’s alphabet or other characters by itself.
Each of these characters is represented in computer memory using a number called ASCII code (or its extension – the Unicode) of the character, which is an 8-bit number and encodes almost all the English language’s characters, digits, and punctuations.
For instance, the uppercase ‘A’ is represented by the number 65, ‘B’ by 66, and so on. Similarly, lowercase characters’ representation begins with the number 97.
As the need to incorporate more symbols and characters of other languages arose, the 8 bit was not sufficient, so a new standard – Unicode – was adopted, which represents all the characters used in the world using 16 bits.
ASCII is a subset of Unicode, so the ASCII encoding of characters remains the same in Unicode. That means ‘A’ will still be represented using the number 65 in Unicode.
Note that the special characters like space ” “, tabs “\t”, newlines “\n”, etc. are also represented in memory by their Unicode.
We’ll look at two built-in functions in Python that are used to find the Unicode representation of a character and vice-versa.
The ord() function
You can use the ord() method to convert a character to its numeric representation in Unicode. It accepts a single character and returns the number representing its Unicode. Let’s look at an example.
Output:
The chr() function
Just like how we could convert a character into its numeric Unicode using ord() method, we do the inverse i.e., find the character represented by a number using chr() method.
The chr() method accepts a number representing the Unicode of a character and returns the actual character corresponding to the numeric code.
Let’s first look at a few examples:
Output:
Notice how the German letter Ü (U umlaut) is also represented in Unicode by the number 360.
We can also apply a chained operation(ord followed by chr) to get the original character back.
Output: Ũ
Encryption for Capital Letters
Now that we understand the two fundamental methods we’ll use, let’s implement the encryption technique for capital letters in Python. We shall encrypt only the uppercase characters in the text and will leave the remaining ones unchanged.
Let’s first look at the step-by-step process of encrypting the capital letters:
Let us now look at the code:
Output:
As we can see, the encrypted text for “HELLO WORLD” is “KHOOR ZRUOG”, and it matches the one we arrived at manually in the Introduction section.
Also, this method doesn’t encrypt the space character, and it continues to be a space in the encrypted version.
Decryption for Capital Letters
Now that we’ve figured out the encryption for plain text capital letters using Ceaser Cipher let’s look at how we will decrypt the ciphertext into plain text.
Earlier, we looked at the mathematic formulation of the encryption process. Let’s now check out the same for the decryption process.
The meaning of the notations remains the same as in the previous formula.
If any value becomes negative after subtraction, the modulo operator will take care of that, and it will wrap it around.
Let us look at the step-by-step implementation of the decryption process, which will be more or less the reverse of the encryption:
Let’s write the code for the above procedure:
Output:
Notice how we have successfully recovered the original text “HELLO WORLD” from its encrypted form.
Encrypting numbers and punctuation
Now that we’ve seen how we can encode and decode capital letters of the English alphabet using Caesar Cipher, it begs an important question – What about the other characters?
What about the numbers? What about the special characters and the punctuation?
Well, the original Caesar Cipher algorithm was not supposed to deal with anything other than the 26 letters of the alphabet – either in uppercase or lowercase.
So a typical Caesar Cipher would not encrypt punctuation or numbers and would convert all the letters to either lowercase or uppercase and encode only those characters.
But we can always extend an existing good solution and tweak them to suit our needs – that’s true for any kind of challenge in software engineering.
So we’ll try to encode uppercase and lowercase characters the way we did in the previous section, we’ll ignore the punctuations for now, and then we’ll also encode the numbers in the text.
For numbers, we can do the encryption in one of the two ways:
We’ll implement our solution using the first strategy. Also, this time, we’ll implement our solution as a function that accepts the shift value (which serves as the key in Caesar Cipher) as a parameter.
We’ll implement 2 functions – cipher_encrypt() and cipher_decrypt()
Let’s get our hands dirty!
The solution
Now that we’ve defined our two functions let’s first use the encryption function to encrypt a secret message a friend is sharing via text message to his buddy.
Output:
Notice how everything except punctuation and spaces has been encrypted.
Now let us look at a ciphertext that Colonel Nick Fury was sending on his pager: ‘Sr xli gsyrx sj 7, 6, 5 – Ezirkivw Ewwiqfpi!‘
It turns out it’s Caesar’s ciphertext and fortunately, we got our hands on the key to this ciphertext!
Let’s see if we can unearth the hidden message.
Output:
Way to go, Avengers!
Using a lookup table
At this stage, we have understood the encryption and decryption process of the Caesar Cipher, and have implemented the same in Python.
Now we will look at how it can be made more efficient and more flexible.
Specifically, we’ll focus on how we can avoid the repeated computations of the shifted positions for each letter in the text during the encryption and decryption process, by building a lookup table ahead of time.
We’ll also look at how we can accommodate any set of user-defined symbols and not just the letters of the alphabet in our encryption process.
We’ll also merge the encryption and decryption process into one function and will accept as a parameter which of the two processes the user wants to execute.
What is a lookup table?
A lookup table is simply a mapping of the original characters and the characters they should translate to in an encrypted form.
So far, we have been iterating over each of the letters in the string and computing their shifted positions.
This is inefficient because our character set is limited, and most of them occur more than once in the string.
So computing their encrypted equivalence each time they occur is not efficient, and it becomes costly if we are encrypting a very long text with hundreds of thousands of characters in it.
We can avoid this by computing the shifted positions of each of the characters in our character set only once before starting the encryption process.
So if there are 26 uppercase and 26 lowercase letters, we’d need only 52 computations once and some space in memory to store this mapping.
Then during the encryption and decryption process, all we’d have to do is perform a ‘lookup’ in this table – an operation that is faster than performing a modulo operation each time.
Creating a lookup table
Python’s string module provides an easy way not just to create a lookup table, but also to translate any new string based on this table.
Let’s take an example where we want to create a table of the first five lowercase letters and their indices in the alphabet.
We’d then use this table to translate a string where each of the occurrences of ‘a’, ‘b’, ‘c’, ‘d’ and ‘e’ are replaced by ‘0’, ‘1’, ‘2’, ‘3’ and ‘4’ respectively; and the remaining characters are untouched.
We will use the maketrans() function of the str module to create the table.
This method accepts as its first parameter, a string of characters for which translation is needed, and another string parameter of the same length that contains the mapped characters for each character in the first string.
Let’s create a table for a simple example.
The table is a Python dictionary that has the characters’ Unicode values as keys, and their corresponding mappings as values.
Now that we have our table ready, we can translate strings of any length using this table.
Fortunately, the translation is also handled by another function in the str module, called translate.
Let’s use this method to convert our text using our table.
Криптография с Питоном — Цезарь Шифр
В последней главе мы имели дело с обратным шифром. В этой главе подробно рассказывается о шифре Цезаря.
Алгоритм Цезаря Шифра
Алгоритм шифра Цезаря обладает следующими особенностями —
Caesar Cipher Technique — это простой и легкий метод шифрования.
Это простой тип подстановочного шифра.
Каждая буква обычного текста заменяется буквой с фиксированным числом позиций вниз по алфавиту.
Caesar Cipher Technique — это простой и легкий метод шифрования.
Это простой тип подстановочного шифра.
Каждая буква обычного текста заменяется буквой с фиксированным числом позиций вниз по алфавиту.
Следующая диаграмма изображает работу реализации алгоритма шифрования Цезаря —
Программная реализация алгоритма шифрования Цезаря выглядит следующим образом —
Выход
Вы можете увидеть шифр Цезаря, то есть вывод, как показано на следующем рисунке —
объяснение
Простой текстовый символ просматривается по одному.
Для каждого символа в данном простом тексте преобразуйте данный символ согласно правилу в зависимости от процедуры шифрования и дешифрования текста.
После выполнения шагов генерируется новая строка, которая называется текстом шифра.
Для каждого символа в данном простом тексте преобразуйте данный символ согласно правилу в зависимости от процедуры шифрования и дешифрования текста.
После выполнения шагов генерируется новая строка, которая называется текстом шифра.
Взлом алгоритма Цезаря Шифра
Зашифрованный текст может быть взломан с различными возможностями. Одной из таких возможностей является метод грубой силы, который включает в себя попытку каждого возможного ключа дешифрования. Этот метод не требует больших усилий и относительно прост для хакера.
Реализация программы для взлома алгоритма шифрования Цезаря выглядит следующим образом —
Рассмотрим зашифрованный текст, зашифрованный в предыдущем примере. Затем вывод с возможными методами взлома с ключом и с использованием техники атаки методом перебора выглядит следующим образом:
Шифр Цезаря
Шифр Цезаря — это вид шифра подстановки, в котором каждый символ в открытом тексте заменяется символом, находящимся на некотором постоянном числе позиций левее или правее него в алфавите.
Шифр назван в честь римского полководца Гая Юлия Цезаря, использовавшего его для секретной переписки со своими генералами.
Например, в шифре со сдвигом вправо на 3, A была бы заменена на D, B станет E, Z станет C, и так далее. 
Напишем программу на языке программирования Python которая использует шифр Цезаря.
Для начала создадим строку со всеми буквами русского алфавита. Используя эту строку мы будем находить порядковый номер буквы из нашего сообщения, чтобы сделать смещение для шифрования.
Затем запросим ввод строки которую будем шифровать и ключ для шифрования.
Так же создадим пустую переменную encrypted для хранения зашифрованного сообщения.
Используя цикл for будем перебирать наше исходное сообщение, чтобы получить по каждой букве из фразы.
Цикл на каждой итерации будет получать в переменную letter по одному символу из сообщения message. Затем мы проверим, является ли полученный символ буквой.
Иначе, если символ из исходной строки не найден в строке с алфавитом, просто добавим его в строку encrypted.
И выведем строку encrypted с нашим зашифрованным сообщением.
Теперь соберем все в цельную программу.
Чтобы расшифровать сообщение достаточно в нашей программе в строке, где мы вычисляем значение нового символа от его значения отнять значение ключа.
Чтобы зашифровать сообщение со сдвигом влево достаточно указать отрицательное значение ключа.
Как мы видим, что наши алгоритмы шифрования и дешифрования отличаются лишь тем, как мы находим новое значение смещения, либо складывая позицию символа с ключом или отнимая. Напишем универсальную программу, которая будет выполнять оба действия.
Для начала создадим меню, в котором будем выбирать операцию: шифрование или дешифрование. А чтобы иметь возможность выполнять эти действия многократно, поместим все в бесконечный цикл while.
Далее идет алгоритм разобранный нами ранее. Попробовать зашифровать или расшифровать свое сообщение алгоритмом Цезаря можно в блоке ниже.
Помогите решить задачу:
Напишите функцию encrypt_caesar(msg, shift), которая кодирует сообщение шифром Цезаря и возвращает его. Шифр Цезаря заменяет каждую букву в тексте на букву, которая отстоит в алфавите на некоторое фиксированное число позиций. В функцию передается сообщение и сдвиг алфавита. Если сдвиг не указан, то пусть ваша функция кодирует сдвиг алфавита на 3 позиции: А →Г, Б →Д, В →Е, … Э →А, Ю →Б, Я →В Все символы, кроме русских букв должны остаться неизменными. Маленькие буквы должны превращаться в маленькие, большие — в большие. Напишите также функцию декодирования decrypt_caesar(msg, shift), также использующую сдвиг по умолчанию. При написании функции декодирования используйте вашу функцию кодирования.
Ожидаемый результат Зг кзугефхецих фгогх Щикгуя! Да здравствует салат Цезарь!
Вывод Makefile:5: recipe for target ‘run’ failed
3 ответа 3
Ожидаемый результат Зг кзугефхецих фгогх Щикгуя! Да здравствует салат Цезарь!
но это противоречит условию:
Шифр Цезаря заменяет каждую букву в тексте на букву, которая отстоит в алфавите на некоторое фиксированное число позиций
Я сделал смещение на фиксированое число позиций.
Вот вариант с рекурсией:
Рассмотрим подробнее второй вариант. Сначала я создал списки из русских букв верхнего и нижнего регистра. Далее идёт функция смещения ( shift ). Зачем функция? Чтобы не копипастить код, с различием только в списке букв для поиска.
Функция back_shift делает тоже самое, только наоборот.
И расшифровка, тоже самое, только наоборот (где-то я это уже видел. )