C++ 入門指南

單元 19 - 解碼

解碼 (decoding) 需要用到與編碼相同的轉換表格

Tbana kw dm wvuur.
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abcdefghijklmnopqrstwuvxyz

所謂的解碼也就是將編碼 (encoding) 過的小寫英文字母回覆成原來的英文小寫字母,由上圖可以看出,我們儲存表格所用的陣列 (array) ,恰巧依索引值 (index) 可推回原來的英文小寫字母,這是說,索引值 0'q' ,所以是將原本的 'a' 變成 'q' ,因此,解碼就是依索引值重新加上 diff 即可。

實際上我們需要用到巢狀迴圈 (nested loop) ,也就是在迴圈 (loop) 中有其他的迴圈,對單一英文句子而言,我們需要一個迴圈判斷每個字元是否為英文小寫字母,若是英文小寫字母,我們就需要另一個迴圈找出對應的索引值。由這樣的概念設計的解碼成員函數 (member function) ToDecode() ,如下

// 進行解碼工作的成員函數
string Encrypt::ToDecode(string s) {
    // 暫存解碼結果的字串
    string r;
    int i, j;
    // 第一層迴圈逐一取得每一個字元
    for (i = 0; i < s.size(); i++) {
        // 判斷該字元是否為英文小寫字母,若是英文小寫字母就進行解碼轉換
        if (s.at(i) >= DIFF && s.at(i) < DIFF + N) {
            // 第二層迴圈尋找該字元在密碼表中的索引值
            // 該索引值加上 DIFF 就可轉換回原本的字元
            for (j = 0; j < N; j++) {
                if (s.at(i) == get_code_array().at(j)) {
                    r += (char) j + DIFF;
                    break;
                }
            }
        }
        else {
            r += s.at(i);
        }
    }
    
    // 結束回傳解碼過的字串
    return r;
}

巢狀迴圈是迴圈中包含另一個迴圈,由於我們利用縮排的方式編輯程式碼,看起來內層迴圈像是凹陷進去的巢,故稱之為巢狀迴圈。

ToDecode()ToEncode() 相似,同樣需要一個字串 (string) 當參數 (parameter) ,結果也回傳一個字串

解碼轉換由巢狀迴圈的部份來進行

// 第一層迴圈逐一取得每一個字元
for (i = 0; i < s.size(); i++) {
    // 判斷該字元是否為英文小寫字母,若是英文小寫字母就進行解碼轉換
    if (s.at(i) >= DIFF && s.at(i) < DIFF + N) {
        // 第二層迴圈尋找該字元在密碼表中的索引值
        // 該索引值加上 DIFF 就可轉換回原本的字元
        for (j = 0; j < N; j++) {
            if (s.at(i) == get_code_array().at(j)) {
                r += (char) j + DIFF;
                break;
            }
        }
    }
    else {
        r += s.at(i);
    }
}

第一層迴圈,也就是外層迴圈會依序取得英文句子的每個字元,然後判斷是否為英文小寫字母,如果該字元是英文小寫字母,就會啟動另一個迴圈找出表格中對應的索引值出來,相反地,如果該字元不是英文小寫字母,控制變數 i 就會自動遞增,然後判斷下一個字元

注意,這個巢狀迴圈用了兩個 for 、兩個 if ,依順序 forifforif ,這是我們打算讓程式執行的順序,若是沒有依照這樣的順序,程式可能會跑出無法預期的結果。

這裡只增加一個 ToDecode() ,完整的實作檔案可以參考「範例程式碼」的 encrypt.cpp

Encrypt 類別到這邊大致已開發完成,我們用下面的 encrypt_demo.cpp 來測試囉

// 引入標準程式庫中的 iostream
#include <iostream>

// 使用 std 中的兩個名稱
using std::cout// 標準輸出串流的物件
using std::endl// 新行符號,等於 '\n'

// 引入 Encrypt 類別的標頭檔 
#include "encrypt.h"

// 程式執行的 main() 函數
int main() {
    // 印出空白一行
    cout << endl;
    // 建立 Encrypt 物件
    Encrypt encryptor;
    // 印出密碼表字串
    cout << encryptor.get_code_array() << endl << endl;
    
    // 印出準備編碼的字串
    string d = "There is no spoon.";
    cout << d << endl;
    
    // 將字串編碼,然後印出編碼結果
    string r1 = encryptor.ToEncode(d);
    cout << r1 << endl << endl;
    
    // 重新解碼碼,然後印出解碼結果
    string r2 = encryptor.ToDecode(r1);
    cout << r2 << endl << endl;
    
    return 0;
}

/* 《程式語言教學誌》的範例程式
   https://kaiching.org/
   檔名:encrypt_demo.cpp
   功能:Encrypt 類別的測試程式
   作者:張凱慶 */

編譯執行,結果如下

-encrypt_demo03-

編碼與解碼的結果都正確無誤, Encrypt 類別的發展已經大體完備,不過有個編譯器不會特別提醒的小問題,我們需要稍微倒帶一下,重新檢視 set_code_array()

中英文術語對照
解碼 decoding
編碼 encoding
陣列 array
索引值 index
巢狀迴圈 nested loop
迴圈 loop
成員函數 member function
字串 string
參數 parameter
重點整理
1. 解碼與編碼用到相同的轉換表格,因為索引值 0 等於 'a' ,索引值 1 等於 'b' ,餘下可類推。
2. 巢狀迴圈是指迴圈中有其他迴圈,因為用縮排的方式編排程式碼,凹陷下去的地方看起來像鳥巢,故有此名。
3. 解碼利用巢狀迴圈進行,第一層迴圈逐一取得每一個字元,第二層迴圈尋找該字元在密碼表中的索引值。
問題與討論
1. 為什麼編碼跟解碼可以用一樣的轉換表格?
2. 可以不用巢狀迴圈來解碼嗎?
3. 巢狀迴圈可以用一樣名稱的控制變數嗎?
練習
1. 承接上一個單元的猜數字遊戲,將新程式寫在 exercise1901.cpp 中,修正第一位數可能為 0 的情況。
2. 承上題,將新程式寫在 exercise1902.cpp 中,修正使用者輸入的四位數含有相同數字的情況。
3. 承上題,將新程式寫在 exercise1903.cpp 中,修正使用者不是輸入四位數的情況。

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