藍橋杯-矩陣變換加密法

/*

一種Playfair密碼變種加密方法以下：首先選擇一個密鑰單詞（稱爲pair）（字母不重複，且都爲小寫字母），而後與字母表中其餘字母一塊兒填入至一個5x5的方陣中，填入方法以下：
1.首先按行填入密鑰串。
2.緊接其後，按字母序按行填入不在密鑰串中的字母。
3.因爲方陣中只有25個位置，最後剩下的那個字母則不需變換。
若是密鑰爲youandme，則該方陣以下：  
y o u a n
d m e b c
f g h i j
k l p q r
s t v w x
在加密一對字母時，如am，在方陣中找到以這兩個字母爲頂點的矩形：
o u a
m e b

這對字母的加密字母爲該矩形的另外一對頂點，如本例中爲ob。
請設計程序，使用上述方法對輸入串進行加密，並輸出加密後的串。
另外有以下規定：
一、一對一對取字母，若是最後只剩下一個字母，則不變換，直接放入加密串中；
二、若是一對字母中的兩個字母相同，則不變換，直接放入加密串中；
三、若是一對字母中有一個字母不在正方形中，則不變換，直接放入加密串中；
四、若是字母對出如今方陣中的同一行或同一列，如df或hi，則只需簡單對調這兩個字母，即變換爲fd或ih；
五、若是在正方形中可以找到以字母對爲頂點的矩形，假如字母對爲am，則該矩形的另外一對頂點字母中，與a同行的字母應在前面，在上例中應是ob；一樣若待變換的字母對爲ta，則變換後的字母對應爲wo；
六、本程序中輸入串均爲小寫字母，並不含標點、空格或其它字符。
解密方法與加密相同，即對加密後的字符串再加密，將獲得原始串。
要求輸入形式以下：
從控制檯輸入兩行字符串，第一行爲密鑰單詞（長度小於等於25），第二行爲待加密字符串（長度小於等於50），兩行字符串末尾都有一個回車換行符，而且兩行字符串均爲小寫字母，不含其它字符。
在標準輸出上輸出加密後的字符串。
例如，若輸入：
youandme
welcometohangzhou
則表示輸入的密鑰單詞爲youandme，造成的正方形如上所示；待加密字符串爲welcometohangzhou。在正方形中能夠找到以第一對字母we爲頂點的矩形，對應另外一對頂點字母爲vb，所以加密後爲vb，同理可找到與字母對lc,et,oh,ho對應的頂點字母對。而字母對om位於上述正方形中的同一列，因此直接以顛倒這兩個字母來加密，即爲mo，字母對an同理。字母對gz中的z不在上述正方形中，所以原樣放到加密串中。最後剩一個字母u也原樣輸出。
所以輸出的結果爲：
vbrmmomvugnagzguu

*/

import java.util.Scanner;


public class 矩陣變換加密法 {

    /**
     * @param args
     */
    private static char[][] M_Pair = new char[5][5];
    private static String str = null;
    private static String encoded_str = null;
    
    public static void getM_Pair(){
        Scanner in = new Scanner(System.in);
        boolean[] bs = new boolean[26];
        String pair = in.next();
        str = in.next();
        for(int i=0;i<26;i++){
            bs[i] = true;
        }
        int m = 0;
        for(int i=0;i<5;i++){
            for(int j=0;j<5;j++){
                if(i*5+j<pair.length()){
                    M_Pair[i][j] = pair.charAt(i*5+j);
                    int n =pair.charAt(i*5+j)-'a';
                    bs[n] = false;
                }else{
                    while(!bs[m]){
                        m++;
                    }
                    M_Pair[i][j] = (char) ('a'+m);
                    m++;
                }
            }
        }
    }
    
    public static String encoding(String str){
        StringBuilder strb = new StringBuilder();
        int i,j,k,m;
        char c1,c2;
        boolean b1=false;
        boolean b2=false;
        i=j=k=m=0;
        for(int n=0;n<str.length();n+=2){
            if(n+1>=str.length()){
                strb.append(str.charAt(n));
                continue;
            }
            if(str.charAt(n)==str.charAt(n+1)){
                strb.append(str.charAt(n)).append(str.charAt(n+1));
                continue;
            }
            for(int a=0;a<5;a++){
                for(int b=0;b<5;b++){
                    if(M_Pair[a][b]==str.charAt(n)){
                        i=a;
                        j=b;
                        b1=true;
                    }
                    if(M_Pair[a][b]==str.charAt(n+1)){
                        k=a;
                        m=b;
                        b2=true;
                    }
                }
            }
            if(b1&&b2){
                strb.append(M_Pair[i][m]).append(M_Pair[k][j]);
            }else{
                strb.append(str.charAt(n)).append(str.charAt(n+1));
            }
            b1=b2=false;
        }
        return strb.toString();
        
    }
    
    
    public static void main(String[] args) {
        // TODO Auto-generated method stub
        getM_Pair();
        encoded_str = encoding(str);
        System.out.println(encoded_str);
        encoded_str = encoding(encoded_str);
        System.out.println(encoded_str);

    }

}