Python 入門指南

單元 19 - 解碼

~~學習進度表~~

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字串 (string) ,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方法 (method) toDecode() ,加進 encrypt07.py 中,如下

# 使用 randint()
import random

# 定義 Encrypt 類別 
class Encrypt:
  def __init__(self):
    self.setcode()
    
  def setcode(self):
    # 取得 a 、 b 值
    a = 0
    b = 0
    while a % 2 == 0:
      a = random.randint(0, 9)
      b = random.randint(0, 9)

    # 利用公式建立密碼表
    self.code = ""
    c = "a"
    i = 0
    while i < 26:
      x = c
      y = ord(x) * a + b
      m = y % 26
      self.code += chr(m + 97)
      c = chr(ord(c) + 1)
      i += 1
      # 第一層迴圈逐一取得每一個字元
      
    
  def getcode(self):
    return self.code
    
  # 編碼的方法
  def toEncode(self, str):
    # 暫存編碼結果的字串
    result = ""
    
    # 利用迴圈走完參數字串的所有字元
    for c in str:
      # 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編碼轉換
      c1 = ord(c) >= 97
      c2 = ord(c) <= 122
      if c1 and c2:
        m = ord(c) - 97
        result += self.code[m]
      else:
        result += c
        
    # 結束回傳編碼過的字串
    return result
    
  # 解碼的方法
  def toDecode(self, str):
    # 暫存解碼結果的字串
    result = ""
    
    i = 0
    # 第一層迴圈逐一取得每一個字元
    while i < len(str):
      # 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
      i1 = ord(str[i]) >= 97
      i2 = ord(str[i]) <= 122
      if i1 and i2:
        j = 0
        # 第二層迴圈尋找該字元在密碼表中
        # 的索引值,加上 DIFF 就可轉換
        # 回原本的字元
        while j < len(self.code):
          if str[i] == self.code[j]:
            result += chr(j + 97)
          j += 1
      else:
        result += str[i]
            
      i += 1
          
    # 結束回傳解碼過的字串
    return result
    
# 測試部分
if __name__ == '__main__':
  e = Encrypt()
  print()
  print(e.getcode())
  s1 = "There is no spoon."
  print("Input : " + s1)
  s2 = e.toEncode(s1)
  print("Encode: " + s2)
  s3 = e.toDecode(s2)
  print("Decode: " + s3)
  print()
  
#《程式語言教學誌》的範例程式
# https://kaiching.org/
# 檔名:encrypt07.py
# 功能:示範利用 Python 設計 Encrypt 類別
# 作者:張凱慶 */

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。

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,就會啟動第二層迴圈找出表格中對應的索引值出來。控制變數 i 在最後會遞增,接著判斷下一個字元。

注意,這個巢狀迴圈用了兩個 while 、兩個 if ,依順序 whileifwhileif ,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。

Encrypt 類別到這邊大致已開發完成,最後的測試部分也加入了解碼的相關程式碼

# 測試部分
if __name__ == '__main__':
  e = Encrypt()
  print()
  print(e.getcode())
  s1 = "There is no spoon."
  print("Input : " + s1)
  s2 = e.toEncode(s1)
  print("Encode: " + s2)
  s3 = e.toDecode(s2)
  print("Decode: " + s3)
  print()

執行結果如下

$ python encrypt07.py
 
wfoxgpyhqzirajsbktcludmven
Input : There is no spoon.
Encode: Thgtg qc js cbssj.
Decode: There is no spoon.
 
$

結果如預期,下面我們進入 GUI 之前先岔開討論一個問題,就是我們程式雖然順利跑出結果,可是一點也不 Python 說,因此我們要先來重構 (refactoring) 程式碼。

中英文術語對照
解碼decoding
編碼encoding
索引值index
迴圈loop
方法method
巢狀迴圈nested loop
參數parameter
重構refactoring
字串string
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.py 中,修正第一位數可能為 0 的情況。
2. 承上題,將猜數字遊戲改用類別 GuessGame 設計,答案用 answer 屬性儲存,另外設置 timesab 等屬性,把設定以上屬性的程式內容放在 set_game() 方法裡。

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