C# 程式檔案的結構如下圖，主要分成兩大部分

「using 區」就是引入 .NET 程式庫 (library) 相關內容的地方，「namespace 區」則是程式檔案的相關定義，凡是類別 (class) 、結構 (structure) 、介面 (interface) 等等，都在這裡面定義，如果這個命名空間 (namespace) 需要可以執行，就要定義含有 Main() 方法 (method) 的類別。

我們一路走來的範例程式都是這樣的程式結構來寫，要記住的有三大項

1. 開頭引入 .NET 程式庫；
2. 其餘程式相關定義都放在 namespace 裡；
3. 可執行程式要定義含有 Main() 方法的類別。

接下來繼續討論重構，重構 (refactoring) 是指不改變軟體 (software) 外部行為下，對程式原始碼 (source code) 進行整理、修改，不外是希望提升原始碼的可讀性及更易於維護

簡單說，只要感覺原始碼有些不對勁就該重構，尤其在一個大的開發團隊中，每個小組負責的部份可能都不同，因而常常會發生識別字 (identifier) 命名不一致或是太多類別有共通特性的情況。所以需要適時的重構原始程式碼，這也是軟體開發過程中一項重要的工作。

我們利用數學公式設計一種演算法 (algorithm) ，利用這種演算法來建立密碼表，然而這個演算法並不是最理想的方式，因為這個公式建立的密碼表只有

5 × 10 = 50

依據 a 可能有 5 種數字， b 可能有 10 種數字，因此這個演算法最多就只能產生 50 種密碼表。

可是 26 個英文字母的排列會有

1 × 2 × 3 × ⋯⋯ × 25 × 26 = 4.0329 × 10²⁶

由上可見有非常非常多種。

有沒有更理想的方式呢？有的，事實上我們可以直接攪亂字串中字母的順序，這需要另一個攪亂順序的演算法，外加密碼表欄位 (field) 應該要封裝 (encapsulate) 成屬性 (property) ，然後編碼 ToEncode() 跟 ToDecode() 都按照 Unicode 原始數值來做計算也太不直覺了，事實上有更簡單直覺的處理方式。

下面是重構後的程式碼

using System;

namespace EncryptNamespace
{
    class Encrypt
    {
        // 宣告私有欄位
        private string _letter, _code;

        // 存取 _letter 的屬性
        public string Letter {
            get {return _letter;}
            set {
                _letter = value;
            }
        }

        // 存取 _code 的屬性
        public string Code {
            get {return _code;}
            set {
                // value 必須是符合英文字母表的字串
                if (value is string && value.Length == 26)
                {
                    _code = value;
                }
                // 不符合條件不做設定，印出錯誤訊息
                else
                {
                    Console.WriteLine("密碼字串錯誤，請修改程式。");
                }
            }
        }

        // 沒有參數的建構子，建立隨機密碼表
        public Encrypt()
        {
            Letter = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
            Code = Shuffle(this.Letter);
        }

        // 有參數的的建構子，由參數建立密碼表
        public Encrypt(string newCode)
        {
            Letter = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
            Code = newCode;
        }

        // 攪亂字串順序
        string Shuffle(string s)
        {
            // 將參數字串轉換成字元陣列
            char[] s_array = s.ToCharArray();
            // 建立隨機物件
            Random r = new Random();
            // 取得字串長度
            int n = s.Length;
            // 依序攪亂字元陣列的順序
            while (n > 1)
            {
                n--;
                int k = r.Next(n + 1);
                var v = s_array[k];
                s_array[k] = s_array[n];
                s_array[n] = v;
            }

            // 最後回傳將字元陣列合併的字串
            return new string(s_array);
        }

        // 編碼方法
        public string ToEncode(string s)
        {
            // result 為處理過程中的暫存字串
            string result = "";
            // 逐一取得字元進行處理
            foreach (char i in s)
            {
                // 判斷是否為英文小寫字母
                if (this.Letter.Contains(i.ToString()))
                {
                    result += this.Code[this.Letter.IndexOf(i)];
                }
                // 不是英文小寫字母，直接將字元附加到 result 之後
                else
                {
                    result += i;
                }
            }
            // 回傳結果
            return result;
        }

        // 解碼方法
        public string ToDecode(string s)
        {
            // 建立暫存字串
            string result = "";
            // 逐一取得字元進行處理
            foreach (char i in s)
            {
                // 判斷是否為英文小寫字母
                if (this.Letter.Contains(i.ToString()))
                {
                    result += this.Letter[this.Code.IndexOf(i)];
                }
                // 不是英文小寫字母，直接將字元附加到 result 之後
                else
                {
                    result += i;
                }
            }
            // 回傳結果
            return result;
        }
    }

    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 建立密碼物件 e
            Encrypt e = new Encrypt();
            // 印出密碼表
            Console.WriteLine(e.Code);
            // 設定測試字串
            string s1 = "There is no spoon.";
            // 印出測試字串
            Console.WriteLine(s1);
            // 進行編碼
            string s2 = e.ToEncode(s1);
            // 印出編碼後的字串
            Console.WriteLine(s2);
            // 進行解碼
            string s3 = e.ToDecode(s2);
            // 印出解碼後的字串
            Console.WriteLine(s3);
            // 設定長度不符的新密碼物件
            Encrypt e2 = new Encrypt("no");
            // 設定長度相符的新密碼物件
            Encrypt e3 = new Encrypt("qazwsxedcrfvtgbyhnujmikolp");
            // 再次進行編碼
            string s4 = e3.ToEncode(s1);
            // 印出編碼後的字串
            Console.WriteLine(s4);
            // 再次進行解碼
            string s5 = e3.ToDecode(s4);
            // 印出解碼後的字串
            Console.WriteLine(s5);
        }
    }
}

//《程式語言教學誌》的範例程式
// http://kaiching.org/
// 專案：EncryptNamespace
// 檔名：Program.cs
// 功能：示範重構後的 Encrypt 類別
// 作者：張凱慶

Encrypt 類別中，首先封裝 _letter 與 _code ， _letter 是英文小寫字母表， _code 則是攪亂順序的密碼表

// 宣告私有欄位
private string _letter, _code;

為什麼需要英文小寫字母表 _letter 呢？因為利用 _letter 與 _code 兩者索引值對照的方式，就可以實現編碼及解碼。

下面建立 Letter 與 Code 兩個屬性，分別存取 _letter 與 Code

// 存取 _letter 的屬性
public string Letter {
    get {return _letter;}
    set {
        _letter = value;
    }
}

// 存取 _code 的屬性
public string Code {
    get {return _code;}
    set {
        // value 必須是符合英文字母表的字串
        if (value is string && value.Length == 26)
        {
            _code = value;
        }
        // 不符合條件不做設定，印出錯誤訊息
        else
        {
            Console.WriteLine("密碼字串錯誤，請修改程式。");
        }
    }
}

注意 Code 中的 set 進行條件檢查

// value 必須是符合英文字母表的字串
if (value is string && value.Length == 26)

這是說 _code 是會符合長度 26 的字串 (string) ，只要是符合長度 26 的字串都可以當作密碼表，並不一定全都要是小寫英文字母。

建構子 (constructor) 有兩個，沒有參數 (parameter) 的建構子利用 Shuffle() 攪亂 Letter 順序，產生隨機的密碼表，有參數的建構子利用參數建立密碼表

// 沒有參數的建構子，建立隨機密碼表
public Encrypt()
{
    Letter = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
    Code = Shuffle(this.Letter);
}

// 有參數的的建構子，由參數建立密碼表
public Encrypt(string newCode)
{
    Letter = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";
    Code = newCode;
}

之所以要有參數的建構子版本，這是因為如果將密碼表存檔，載入後可以直接用密碼表設定 Encrypt 物件。

Shuffle() 方法用來攪亂字串順序

// 攪亂字串順序
        string Shuffle(string s)
{
    // 將參數字串轉換成字元陣列
    char[] s_array = s.ToCharArray();
    // 建立隨機物件
    Random r = new Random();
    // 取得字串長度
    int n = s.Length;
    // 依序攪亂字元陣列的順序
    while (n > 1)
    {
        n--;
        int k = r.Next(n + 1);
        var v = s_array[k];
        s_array[k] = s_array[n];
        s_array[n] = v;
    }

    // 最後回傳將字元陣列合併的字串
    return new string(s_array);
}

事實上，字串是不可變的，這意思是說一但建立字串物件後，就不能再去改變該字串物件中的字元，所以這裡將字串轉換成字元陣列 (character array) ，字元陣列就可以替換陣列 (array) 元素，也就是字元 (character)

// 將參數字串轉換成字元陣列
char[] s_array = s.ToCharArray();

攪亂字元陣列順序採用 while 迴圈，這叫做 Fisher–Yates shuffle 演算法，可以有效地攪亂陣列元素的順序

// 依序攪亂字元陣列的順序
while (n > 1)
{
    n--;
    int k = r.Next(n + 1);
    var v = s_array[k];
    s_array[k] = s_array[n];
    s_array[n] = v;
}

簡單講， Fisher–Yates shuffle 演算法隨機取得陣列元素，上例用 Random 的 Next() 取得隨機位置 k ，然後把該陣列元素放到暫存變數 v ，接著把 n 跟 k 的元素互換位置，因此像是小寫英文字母表，只要跑 26 次就可以得到攪亂順序的字元陣列，非常的有效率。

編碼方法 ToEncode() 改成用索引值對照的方式，注意到編碼工作實際上只有一行程式碼

result += this.Code[this.Letter.IndexOf(i)];

因為 Letter 中的索引值的字元，剛好就是密碼表中要轉換的字元，相對解碼方法 ToDecode() 中的解碼工作，也只有一行程式碼

result += this.Letter[this.Code.IndexOf(i)];

變成用 Code 的索引值取得 Letter 的字元

最後執行部分，除了將測試字串編碼、解碼外，另外增加第二個建構子的測試程式，除了長度不符的字串也有長度相符的字串

static void Main(string[] args)
{
    // 建立密碼物件 e
    Encrypt e = new Encrypt();
    // 印出密碼表
    Console.WriteLine(e.Code);
    // 設定測試字串
    string s1 = "There is no spoon.";
    // 印出測試字串
    Console.WriteLine(s1);
    // 進行編碼
    string s2 = e.ToEncode(s1);
    // 印出編碼後的字串
    Console.WriteLine(s2);
    // 進行解碼
    string s3 = e.ToDecode(s2);
    // 印出解碼後的字串
    Console.WriteLine(s3);
    // 設定長度不符的新密碼物件
    Encrypt e2 = new Encrypt("no");
    // 設定長度相符的新密碼物件
    Encrypt e3 = new Encrypt("qazwsxedcrfvtgbyhnujmikolp");
    // 再次進行編碼
    string s4 = e3.ToEncode(s1);
    // 印出編碼後的字串
    Console.WriteLine(s4);
    // 再次進行解碼
    string s5 = e3.ToDecode(s4);
    // 印出解碼後的字串
    Console.WriteLine(s5);
}

執行結果如下

這樣 Encrypt 專案的程式碼是不是更容易理解了呢？接下來我們就要進入 GUI 的部份了，在此之前先來認識一下 Visual Studio Community 2019 吧！

相關教學影片

• 第六堂課導覽 ⇨ YouTube 頁面連結
• 重構 ⇨ YouTube 頁面連結
• 第六堂課舉一反三 ⇨ YouTube 頁面連結