信息计算2019级2班13号孙鹏

孙鹏

1.Node.java

1. public class Node {
   
2.         private double p;// 记录概率
   
3.         private char alpha;// 记录对应的字母
   
4. 
   
5.         public Node(double p, char alpha) {
   
6.                 this.p = p;
   
7.                 this.alpha = alpha;
   
8.         }
   
9. 
   
10.         public void setp(double p) {
    
11.                 this.p = p;
    
12.         }
    
13. 
    
14.         public void setalpha(char a) {
    
15.                 this.alpha = a;
    
16.         }
    
17. 
    
18.         public double getp() {
    
19.                 return p;
    
20.         }
    
21. 
    
22.         public char getalpha() {
    
23.                 return alpha;
    
24.         }
    
25. }

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2.Prime.java

1. import java.math.BigInteger;
   
2. public class Prime {
   
3.         public boolean sushu(double n) {
   
4.                 // 判断素数
   
5.                 boolean isPrime = true;
   
6.                 // 如果n大于2 继续判断 否则 isPrime的值不变 2素数
   
7.                 if (n > 2) {
   
8.                         // 如果n是大于2的偶数 认定不是素数 修改变量值为false
   
9.                         if (n % 2 == 0) {
   
10.                                 isPrime = false;
    
11.                         } else {
    
12.                                 // 循环判断如果找到一个可以整除的数 则判定不是素数跳出循环 因为是判断奇数 因此 2 4 6 ...?
    
13.                                 // 不用考虑 循环递增2 即?3 5 7 ...
    
14.                                 for (int i = 3; i <= (int) Math.sqrt(n); i += 2) {
    
15.                                         if (n % i == 0) {
    
16.                                                 isPrime = false;
    
17.                                                 break;
    
18.                                         }
    
19.                                 }
    
20.                         }
    
21. 
    
22.                 }
    
23.                 return isPrime;
    
24.         }
    
25. 
    
26.         private static final BigInteger ZERO = BigInteger.ZERO;
    
27.         private static final BigInteger ONE = BigInteger.ONE;
    
28.         private static final BigInteger TWO = new BigInteger("2");
    
29.         private static final int ERR_VAL = 100;
    
30. 
    
31.         public BigInteger nextPrime(BigInteger start) {
    
32.                 // 产生一个比给定大整数 start 大的素数，错误率低于 1/2 的 ERR_VAL 次方
    
33.                 if (isEven(start))
    
34.                         start = start.add(ONE);
    
35.                 else
    
36.                         start = start.add(TWO);
    
37.                 if (start.isProbablePrime(ERR_VAL))
    
38.                         return (start);
    
39.                 else
    
40.                         // 采用递归方式（递归的层数会是个天文数字吗？）
    
41.                         return (nextPrime(start));
    
42.         }
    
43. 
    
44.         private static boolean isEven(BigInteger n) {
    
45.                 // 测试一个大整数是否为偶数
    
46.                 return (n.mod(TWO).equals(ZERO));
    
47.         }
    
48. 
    
49.         public BigInteger bigRandom(int numDigits) {
    
50.                 // 产生一个随机大整数，各位上的数字都是随机产生的，首位不为 0
    
51.                 StringBuffer s = new StringBuffer("");
    
52.                 for (int i = 0; i < numDigits; i++)
    
53.                         if (i == 0)
    
54.                                 s.append(randomDigit(false));
    
55.                         else
    
56.                                 s.append(randomDigit(true));
    
57.                 return (new BigInteger(s.toString()));
    
58.         }
    
59. 
    
60.         private StringBuffer randomDigit(boolean isZeroOK) {
    
61.                 // 产生一个随机的数字（字符串形式的），isZeroOK 决定这个数字是否可以为 0
    
62.                 int index;
    
63.                 if (isZeroOK)
    
64.                         index = (int) Math.floor(Math.random() * 10);
    
65.                 else
    
66.                         index = 1 + (int) Math.floor(Math.random() * 9);
    
67.                 return (digits[index]);
    
68.         }
    
69. 
    
70.         private static StringBuffer[] digits = { new StringBuffer("0"),
    
71.                         new StringBuffer("1"), new StringBuffer("2"),
    
72.                         new StringBuffer("3"), new StringBuffer("4"),
    
73.                         new StringBuffer("5"), new StringBuffer("6"),
    
74.                         new StringBuffer("7"), new StringBuffer("8"), new StringBuffer("9") };
    
75. 
    
76.         public static void main(String[] args) {
    
77. 
    
78.         }
    
79. }
    

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3.RSA.java

1. import java.math.BigInteger;
   
2. import java.util.ArrayList;
   
3. import java.util.Scanner;
   
4. public class RSA {
   
5.         static BigInteger x, y;
   
6.          
   
7.         public static boolean fun(BigInteger x, BigInteger y) {
   
8.                 BigInteger t;
   
9.                 while (!(y.equals(new BigInteger("0")))) {
   
10.                         t = x;
    
11.                         x = y;
    
12.                         y = t.mod(y);
    
13.                 }
    
14.                 if (x.equals(new BigInteger("1")))
    
15.                         return false;
    
16.                 else
    
17.                         return true;
    
18.         }
    
19. 
    
20.         public static BigInteger siyue(BigInteger a, BigInteger b) {
    
21.                 BigInteger temp;
    
22.                 if (b.equals(new BigInteger("0"))) {
    
23.                         x = new BigInteger("1");
    
24.                         y = new BigInteger("0");
    
25.                         return x;
    
26.                 }
    
27.                 siyue(b, a.mod(b));
    
28.                 temp = x;
    
29.                 x = y;
    
30.                 y = temp.subtract((a.divide(b).multiply(y)));
    
31.                 return x;
    
32.         }
    
33. 
    
34.         public static double entropy(String mess) {
    
35.                 ArrayList<Node> jieguo = new ArrayList<Node>();
    
36.                 jieguo.clear();
    
37.                 double num = mess.length();
    
38.                 for (int i = 0; i < num; i++) {
    
39.                         boolean flag_exit = true;
    
40.                         for (int j = 0; j < jieguo.size(); j++) {
    
41.                                 if (jieguo.get(j).getalpha() == mess.charAt(i)) {
    
42.                                         flag_exit = false;
    
43.                                         jieguo.get(j).setp(jieguo.get(j).getp() + 1 / num);
    
44.                                 }
    
45.                         }
    
46.                         if (flag_exit)
    
47.                                 jieguo.add(new Node(1 / num, mess.charAt(i)));
    
48.                 }
    
49.                 /** 计算熵 */
    
50.                 double entropy = 0;
    
51.                 for (int i = 0; i < jieguo.size(); i++) {
    
52.                         double p1 = jieguo.get(i).getp();
    
53.                         entropy += (-p1 * (Math.log(p1) / Math.log(2)));
    
54.                 }
    
55.                 return entropy;
    
56.         }
    
57. 
    
58.         public static void main(String[] args) {
    
59.                 BigInteger p = null;
    
60.                 BigInteger e, d, n, t, c;
    
61.                 BigInteger q = null;
    
62.                 for (int i = 0; i < 2; i++) {
    
63.                         int numDigits;
    
64.                         Prime pri = new Prime();
    
65.                         try {
    
66.                                 numDigits = Integer.parseInt("15");
    
67.                         } catch (Exception e1) {
    
68.                                 numDigits = 128;
    
69.                         }
    
70.                         BigInteger start = pri.bigRandom(numDigits);
    
71.                         BigInteger big = pri.nextPrime(start);
    
72.                         if (i == 0)
    
73.                                 p = big;
    
74.                         else
    
75.                                 q = big;
    
76.                 }
    
77.                 Scanner input = new Scanner(System.in);
    
78.                 n = p.multiply(q);
    
79.                 t = p.subtract(new BigInteger("1")).multiply(
    
80.                                 q.subtract(new BigInteger("1")));
    
81.                 int numDigits;
    
82.                 Prime pri = new Prime();
    
83.                 try {
    
84.                         numDigits = Integer.parseInt("15");
    
85.                 } catch (Exception e1) {
    
86.                         numDigits = 128;
    
87.                 }
    
88.                 BigInteger start = pri.bigRandom(numDigits);
    
89.                 BigInteger big = pri.nextPrime(start);
    
90.                 e = big;
    
91.                 while (e.compareTo(t) == 1 || fun(e, t)) {
    
92.                         System.out.println("e不合要求，请重新产生" + (e.compareTo(t) == 1)
    
93.                                         + fun(e, t));
    
94.                         pri = new Prime();
    
95.                         try {
    
96.                                 numDigits = Integer.parseInt("15");
    
97.                         } catch (Exception e1) {
    
98.                                 numDigits = 128;
    
99.                         }
    
100.                         start = pri.bigRandom(numDigits);
     
101.                         big = pri.nextPrime(start);
     
102.                         e = big;
     
103.                 }
     
104.                 // 求出私钥d
     
105.                 d = siyue(e, t);
     
106.                 System.out.println("由计算机随机产生2个素数p,q，分别如下:");
     
107.                 System.out.println(p);
     
108.                 System.out.println(q);
     
109.                 System.out.println("计算得到的n:");
     
110.                 System.out.println(n);
     
111.                 System.out.println("计算得到的t:");
     
112.                 System.out.println(t);
     
113.                 System.out.println("随机产生的公钥：");
     
114.                 System.out.println(e);
     
115.                 System.out.println("由扩展的欧几里德算法求得私钥：");
     
116.                 System.out.println(d);
     
117.                 while (true) {
     
118.                         System.out.println("请输入明文：");
     
119.                         String mess = input.nextLine();
     
120.                         //
     
121.                         BigInteger m = new BigInteger(mess.getBytes());// 把字串转成一个BigInteger对象
     
122.                         System.out.println("明文的大整数表示形式：" + m);
     
123.                         /** 调用函数计算信息，统计信息 */
     
124.                         mess = m.toString();
     
125.                         System.out.println("计算得明文熵：" + entropy(mess));
     
126.                         // 修改第一位，+1
     
127.                         c = m.modPow(e, n);// JAVA中的方法
     
128.                         System.out.println("密文的大整数表示形式：" + c);
     
129.                         System.out.println("计算得密文熵：" + entropy(c.toString()));
     
130.                         System.out.println("密文的字符串表示形式：" + new String(c.toByteArray()));
     
131.                         m = c.modPow(d, n);
     
132.                         System.out.println("解密得到明文的大整数表示形式：" + c);
     
133.                         String str = new String(m.toByteArray());// 把返回的结果还原成一个字串
     
134.                         System.out.println("解密得到明文为：" + str);
     
135.                 }
     
136.         }
     
137. }

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