【Python】シーザー暗号の実装

はじめに

シーザー暗号：入力されたアルファベットを３つシフトさせて暗号化する方法。
（例）art → duw

実装

caesar_cipher

# asciiの文字を使えるようにする
import string

# 文字列を暗号化する関数
def caesar_cipher(text: str, shift: int) -> str:
    # シフト後の文字を入れる変数
    result = ""
    # 一つ一つの文字を取ってくる
    for char in text:
        # 大文字の場合
        if char.isupper():
            # 大文字のアルファベット２６文字を表示
            alphabet = string.ascii_uppercase
        # 小文字の場合
        elif char.islower():
            # 小文字のアルファベット２６文字を表示
            alphabet = string.ascii_lowercase
        # アルファベットでない場合
        else:
            # 取り出した１文字をresultに加える
            result += char
            # 次のループに行く
            continue

        # 取り出したアルファベットを3つ分シフトした時の文字のインデックスを取得(x,y,zの時にエラーにならないように、全体のアルファベット数（２６）で割った時の余りをインデックスとする)
        index = (alphabet.index(char) + shift) % len(alphabet)
        # 取得したインデックスに対応するアルファベットをresultに追加
        result += alphabet[index]
    # 結果を返す
    return result

# テスト
if __name__ == "__main__":
    print(caesar_cipher("animal", 3))

stringモジュールを使わない場合の実装だと以下のように実装できる。
総当りで文字列をシフトさせたパターンを表示させる関数（caesar_cipher_hack）についても追記。

caesar_cipher(not_use_stringModule)

# 文字列を暗号化する関数（stringモジュールを使わない場合）
from typing import Generator, Tuple

def caesar_cipher(text: str, shift: int) -> str:
    result = ""
    len_alphabet = ord("Z") - ord("A") + 1
    for char in text:
        if char.isupper():
            result += chr((ord(char) + shift - ord("A")) %
                          len_alphabet + ord("A"))
        elif char.islower():
            result += chr((ord(char) + shift - ord("a")) %
                          len_alphabet + ord("a"))
        else:
            result += char
    return result

# 解読用の関数(すべてのシフトしたパターンを表示させる)
def caesar_cipher_hack(text: str) -> Generator[Tuple[int: str], None, None]:
    # アルファベットの長さを取得する（stringモジュールが使えない場合）
    len_alphabet = ord("Z") - ord("A") + 1
    for candidate_shift in range(1, len_alphabet + 1):
        reverted = ""
        for char in text:
            if char.isupper():
                index = ord(char) - candidate_shift
                if index < ord("A"):
                    index += len_alphabet
                reverted += chr(index)
            elif char.islower():
                index = ord(char) - candidate_shift
                if index < ord("a"):
                    index += len_alphabet
                reverted += chr(index)
            else:
                reverted += char
        yield candidate_shift, reverted

# テスト
if __name__ == "__main__":
    print("暗号化したもの：" + caesar_cipher("Programming practice", 3))
    # デクリプト(復号化)
    e = caesar_cipher("Programming practice", 3)
    print("復号化したもの：" + caesar_cipher(e, -3))

    # 総当たりでパターンを表示させる。
    for shift_num, decrypted in caesar_cipher_hack(e):
        print(f"{shift_num:2d}", decrypted)

参考