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情報処理Ⅱ
２００６年１２月２２日（金）
本日学ぶこと：プログラミングの例題２つ

暗号化・復号


文字列の書き換え


学ぶこと：構造体の利用，写像としての配列，static変数
学ぶこと：関数呼び出しによる文字列操作，ライブラリ関数の
活用
統合開発環境(Eclipse)
Wagahai Ha Nekodearu
tarako
Sioieid Ei Wyjgayipr
takehiko
2
IDE

Integrated Development Environmentの略，
統合開発環境とも呼ばれる．


エディタ，コンパイラ，デバッガなど，プログラミングに必要な
ツールが一つのインターフェースで統合して扱えるような環
境のこと．


ハードディスクのIDEは，Integrated Drive
Electronicsの略
デバッガとは…プログラムの不具合（バグ）の発見や修正を支
援するソフトウェア．Linuxではgdbコマンドが利用可能．
IDEの例：Eclipse，Visual C++，Turbo C++ など
3
Eclipse




オープンソースの統合開発環境
もともとIBMが開発したもので，現在は
Eclipse Foundationが開発・管理している．
プラグインにより機能を付加できる．
Javaに限らず様々なプログラミング言語の開発に利用可能


情報処理Ⅲで利用されている．
自宅で使いたい人へ


All-in-one Eclipseがおすすめ
コンパイラ・デバッガは別途インストールしなければならない
4
暗号化問題

仕様




入力文にあるすべての'A'をα，すべての'B'をβ，…に置き換
えて出力する．（単一換字暗号という．）
文字は，char型の任意の値とする．ただし'\0'を除く．
どの文字をどの文字に置き換えるかは，プログラムの中で指
定する．
簡単な操作で，復号できるようにする．
Wagahai Ha Nekodearu
•
暗号化
•
復号
Sioieid Ei Wyjgayipr
5
暗号化問題

（まずい）方針

'A'をα，'B'をβ，…に置き換えるのを
switch～caseで行う．
• プログラムが無駄に長くなる．
• 柔軟性に欠ける．
char encrypt_char(char c)
{
switch (c) {
case 'A':
return 'D';
case 'B':
return 'E';
...
}
}
6
変換前変換後
暗号化問題

方針
 暗号化のための変換表（暗号化表）を，
配列で保持する．
• char encrypt_table[256];
'A'
'D'
'B'
'E'
...
...
encrypt_table['A']の値
encrypt_
table
… 'D'
+0
'E'
+'A'
+1
'F'
'G' …
+'C'
+'B'
+'D'
+255
7
暗号化問題

方針（続き）


暗号化は，写像を用いる．
• a = 'A'; のとき，b = encrypt_table[a]; でbの
値が'I'となるようにするには，あらかじめ
encrypt_table['A']の値を'I'としておけばよい．
復号のための変換表（復号表）は，逆写像を用いて求める．
• char decrypt_table[256];
• decrypt_table[encrypt_table['A']] = 'A';
gがfの逆写像
であるとは，
g(f(x))=x
8
暗号化問題

方針（続き）


fが恒等写像
であるとは，
f(x)=x
定義する関数
• 変換表を恒等写像にする．
• 暗号化表を設定する．
• 暗号化表を用いて，復号表を設定する．
• 変換表を用いて，文字列を暗号化もしくは復号する．
暗号化と復号はどう区別する？
• 暗号化：./encrypt Wakagai Ha Nekodearu
• 復号： ./encrypt -d Sioieid Ei Wyjgayipr
コマンドラインオプション
9
定義する構造体

typedef struct edtable {
char encrypt_table[256];
char decrypt_table[256];
} edtable;

暗号化(encryption)と復号(decryption)の表(table)
encrypt_table
decrypt_table
10
定義する関数（１）

void reset_table(edtable *table);

変換表を恒等写像にする．
table
encrypt_
table
?
0
?
1
… 'A'
?
'B'
?
'C'
? … 255
?
decrypt_
table
?
0
?
1
… 'A'
?
'B'
?
'C'
? … 255
?
11
定義する関数（２）

void set_encrypt_table(edtable *table,
const char *from, const char *to);

二つの文字列を用いて，暗号化表を設定する．
encrypt_
table
…
'I'
'F'
+'A'
table
'C' …
+'C'
+'B'
from
to
'A' 'B' 'C' … '\0'
'I' 'F' 'C' … '\0'
12
定義する関数（３）
void set_decrypt_table(edtable *table);

table

暗号化表を用いて，復号表を設定する．
decrypt_
table
…
+0
'A' …
+'A'
+1
encrypt_
table
+'B'
… 'I'
+0
+1
+'A'
+'I'
+255
…
+'B'
+'C'
+'D'
+255
13
定義する関数（４）

char *encrypt(const char *text, const
char *table);



変換表を用いて，文字列を暗号化もしくは復号する．
「暗号化」と「復号」の処理を共通化している！
戻り値は，変換された文字列で，static変数result（のポ
インタ値）となる．
text
table
result
戻り値
'W' 'a' 'g' 'a' 'h' 'a' 'i' '\0'
…
…
'S' 'i' 'o' 'i' 'e' 'i' 'd' '\0'
static領域（関数が終了しても，破棄されない）
14
暗号化プログラムの補足

関数set_encrypt_tableの仮引数from, toは
const char *型である．このとき



○ from++; to++;
× (*from)++;
• fromの参照先(const char型の値)を変更しようとして
いる．
暗号化のように，関数開始時点で長さがわからない文字列
を入力にとり，それと同じ長さの暗号文を返すときは，生成す
る暗号文が配列領域をはみ出さないように配慮する．

encrypt.cでは，100文字を越える入力は無視している．
15
文字列書き換え問題

仕様



３つの文字列を，コマンドライン引数にとる．
１番目の文字列の中に，２番目の文字列が含まれていれば，
それを３番目の文字列に置き換える．
例


「Wakayama City」が
./strrep tarako ra kehi
一つの引数
before: tarako
after: takehiko
./strrep 'Wakayama City' C Univers
before: Wakayama City
after: Wakayama University
16
文字列書き換え問題

mainで定義する変数




char *str_in = argv[1];
char *str_from = argv[2];
char *str_to = argv[3];
• argc >= 4 の確認を忘れずに．
char str[256];
• argv[1]のみでは，文字列を伸ばすこと
（tarako⇒takehiko）ができない．そこで，strに文字列
をコピーして，この配列を書き換える．
argv[1]
't' 'a' 'r' 'a' 'k' 'o' '\0'
str
't' 'a' 'r' 'a' 'k' 'o' '\0'
…
17
文字列書き換えの関数（１）

char *strrep(char *str, const char
*str_from, const char *str_to);
str
str_from
't' 'a' 'r' 'a' 'k' 'o' '\0'
…
'r' 'a' '\0'
書き換えられる
str_to
'k' 'e' 'h' 'i' '\0'
書き換えられない
18
文字列書き換えの関数（２）

関数内で使用する配列・ポインタ
str_from
str_to
str
'r' 'a' '\0'
'k' 'e' 'h' 'i' '\0'
't' 'a' 'r' 'a' 'k' 'o' '\0'
…
r
str_buf
't' 'a' 'r' 'a' 'k' 'o' '\0'
p
…
q
19
文字列書き換えの関数（３）

*r = '\0';
str_from
str_to
str
'r' 'a' '\0'
'k' 'e' 'h' 'i' '\0'
't' 'a' '\0' 'a' 'k' 'o' '\0'
…
r
str_buf
't' 'a' 'r' 'a' 'k' 'o' '\0'
p
…
q
20
文字列書き換えの関数（４）

strcat(r, str_to);
str_from
str_to
str
'r' 'a' '\0'
'k' 'e' 'h' 'i' '\0'
't' 'a' 'k' 'e' 'h' 'i' '\0'
…
r
str_buf
't' 'a' 'r' 'a' 'k' 'o' '\0'
p
…
q
21
文字列書き換えの関数（５）

strcat(str, q);
str_from
str_to
str
'r' 'a' '\0'
'k' 'e' 'h' 'i' '\0'
't' 'a' 'k' 'e' 'h' 'i' 'k' 'o' '\0' …
r
str_buf
't' 'a' 'r' 'a' 'k' 'o' '\0'
p
…
q
22
文字列書き換え関数の注意点

使用しているライブラリ関数







strcpy：文字列をコピーする※
strstr：文字列の中から文字列を見つける
strlen：文字列の長さを求める
strcat：文字列を連結(concatenate)する※
いずれも，第１引数が処理対象の文字列となる．
※最初の引数は文字配列を指すポインタとし，配列には，文字
列をコピー・連結しても大丈夫な領域を持たせておく．
rが文字列の先頭のとき，str_toやqが空文字列のときも，
関数strrepで問題なく書き換えられる．


./strrep Okayama O Wa
./strrep takehiko kehi ''
23
今後の予定

第１２回：２００７年１月１９日（金）




授業開始時に第２回レポートを提出すること．
第１３回：１月２６日（金）
第１４回：２月２日（金）
試験：試験期間中に実施する．掲示板を参照のこと．

「Ｃの書籍１冊」と「自筆ノート１冊」の持ち込みを認める．
24

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