情報処理Ⅱ ２００６年１２月２２日（金）.

Presentation on theme: "情報処理Ⅱ ２００６年１２月２２日（金）."— Presentation transcript:

1 情報処理Ⅱ ２００６年１２月２２日（金）

2 本日学ぶこと：プログラミングの例題２つ 暗号化・復号 文字列の書き換え 統合開発環境(Eclipse)
学ぶこと：構造体の利用，写像としての配列，static変数 文字列の書き換え 学ぶこと：関数呼び出しによる文字列操作，ライブラリ関数の活用 統合開発環境(Eclipse) Wagahai Ha Nekodearu tarako Sioieid Ei Wyjgayipr takehiko

3 IDE Integrated Development Environmentの略， 統合開発環境とも呼ばれる．
ハードディスクのIDEは，Integrated Drive Electronicsの略 エディタ，コンパイラ，デバッガなど，プログラミングに必要なツールが一つのインターフェースで統合して扱えるような環境のこと． デバッガとは…プログラムの不具合（バグ）の発見や修正を支援するソフトウェア．Linuxではgdbコマンドが利用可能． IDEの例：Eclipse，Visual C++，Turbo C++ など

4 Eclipse オープンソースの統合開発環境
もともとIBMが開発したもので，現在は Eclipse Foundationが開発・管理している． プラグインにより機能を付加できる． Javaに限らず様々なプログラミング言語の開発に利用可能 情報処理Ⅲで利用されている． 自宅で使いたい人へ All-in-one Eclipseがおすすめ コンパイラ・デバッガは別途インストールしなければならない eclipse:食，日食，月食

5 暗号化問題 仕様 入力文にあるすべての'A'をα，すべての'B'をβ，…に置き換えて出力する．（単一換字暗号という．）
文字は，char型の任意の値とする．ただし'\0'を除く． どの文字をどの文字に置き換えるかは，プログラムの中で指定する． 簡単な操作で，復号できるようにする． 　Wagahai Ha Nekodearu 　 Sioieid Ei Wyjgayipr 暗号化 復号 シーザー暗号は，単一換字暗号に含まれる． セキュリティの観点としては，単一換字暗号は容易に解読可能な暗号アルゴリズムである．

6 暗号化問題 （まずい）方針 'A'をα，'B'をβ，…に置き換えるのを switch～caseで行う． プログラムが無駄に長くなる．
柔軟性に欠ける． char encrypt_char(char c) { switch (c) { case 'A': return 'D'; case 'B': return 'E'; ... }

7 暗号化問題 encrypt_ table … 'D' 'E' 'F' 'G' … +0 +'A' +'C' +1 +'B' +'D'
... 'E' 'B' 'D' 'A' 変換後 変換前 方針 暗号化のための変換表（暗号化表）を， 配列で保持する． char encrypt_table[256]; encrypt_table['A']の値 encrypt_ table … 'D' 'E' 'F' 'G' … +0 +'A' +'C' +1 +'B' +'D' +255

8 暗号化問題 方針（続き） 暗号化は，写像を用いる．
a = 'A'; のとき，b = encrypt_table[a]; でbの値が'I'となるようにするには，あらかじめencrypt_table['A']の値を'I'としておけばよい． 復号のための変換表（復号表）は，逆写像を用いて求める． char decrypt_table[256]; decrypt_table[encrypt_table['A']] = 'A'; gがfの逆写像 であるとは， g(f(x))=x

9 暗号化問題 方針（続き） 定義する関数 変換表を恒等写像にする． 暗号化表を設定する． 暗号化表を用いて，復号表を設定する．
fが恒等写像 であるとは， f(x)=x 方針（続き） 定義する関数 変換表を恒等写像にする． 暗号化表を設定する． 暗号化表を用いて，復号表を設定する． 変換表を用いて，文字列を暗号化もしくは復号する． 暗号化と復号はどう区別する？ 暗号化：./encrypt Wakagai Ha Nekodearu 復号： ./encrypt -d Sioieid Ei Wyjgayipr コマンドラインオプション

10 定義する構造体 typedef struct edtable { char encrypt_table[256]; char decrypt_table[256]; } edtable; 暗号化(encryption)と復号(decryption)の表(table) encrypt_table decrypt_table

11 定義する関数（１） void reset_table(edtable *table); table encrypt_ table ? 1
変換表を恒等写像にする． table encrypt_ table ? 1 'A' 'B' … 'C' 255 ? … ? ? ? … ? decrypt_ table 1 'A' 'B' … 'C' 255 ? ? … ? ? ? … ?

12 定義する関数（２） void set_encrypt_table(edtable *table, const char *from, const char *to); 二つの文字列を用いて，暗号化表を設定する． encrypt_ table … 'I' +'A' 'F' +'B' 'C' +'C' … table from to 'A' 'B' 'C' … '\0' 'I' 'F' 'C' … '\0'

13 定義する関数（３） void set_decrypt_table(edtable *table); table decrypt_ table
暗号化表を用いて，復号表を設定する． table decrypt_ table … 'A' … +0 +'A' +1 +'B' +'I' +255 encrypt_ table … 'I' … +0 +'A' +'C' +1 +'B' +'D' +255

14 定義する関数（４） char *encrypt(const char *text, const char *table);
変換表を用いて，文字列を暗号化もしくは復号する． 「暗号化」と「復号」の処理を共通化している！ 戻り値は，変換された文字列で，static変数result（のポインタ値）となる． text 'W' 'a' 'g' 'a' 'h' 'a' 'i' '\0' table … … result 'S' 'i' 'o' 'i' 'e' 'i' 'd' '\0' static領域（関数が終了しても，破棄されない） 戻り値

15 暗号化プログラムの補足 関数set_encrypt_tableの仮引数from, toは const char *型である．このとき
fromの参照先(const char型の値)を変更しようとしている． 暗号化のように，関数開始時点で長さがわからない文字列を入力にとり，それと同じ長さの暗号文を返すときは，生成する暗号文が配列領域をはみ出さないように配慮する． encrypt.cでは，100文字を越える入力は無視している．

16 「Wakayama City」が 一つの引数
文字列書き換え問題 仕様 ３つの文字列を，コマンドライン引数にとる． １番目の文字列の中に，２番目の文字列が含まれていれば，それを３番目の文字列に置き換える． 例 ./strrep tarako ra kehi before: tarako after: takehiko ./strrep 'Wakayama City' C Univers before: Wakayama City after: Wakayama University 「Wakayama City」が 一つの引数

17 文字列書き換え問題 mainで定義する変数 char *str_in = argv[1];
char *str_from = argv[2]; char *str_to = argv[3]; argc >= 4 の確認を忘れずに． char str[256]; argv[1]のみでは，文字列を伸ばすこと（tarako⇒takehiko）ができない．そこで，strに文字列をコピーして，この配列を書き換える． argv[1] 't' 'a' 'r' 'a' 'k' 'o' '\0' str 't' 'a' 'r' 'a' 'k' 'o' '\0' …

18 文字列書き換えの関数（１） char *strrep(char *str, const char *str_from, const char *str_to); str 't' 'a' 'r' 'a' 'k' 'o' '\0' … str_from 'r' 'a' '\0' 書き換えられる str_to 'k' 'e' 'h' 'i' '\0' 書き換えられない

19 文字列書き換えの関数（２） 関数内で使用する配列・ポインタ str_from 'r' 'a' '\0' str_to 'k' 'e' 'h'
'i' '\0' str 't' 'a' 'r' 'a' 'k' 'o' '\0' … r str_buf: 一時保存用文字列領域．strの値を一度コピーして，それ以降は書き換えない． p: str_bufの中に部分文字列としてstr_fromが出現するとき，str_buf内の出現位置 q: str_buf内にある，str_fromの後の位置 r: str内にある，部分文字列str_fromの出現位置 str="tarako"，str_from="ra"，str_to="kehi"のとき，pはstr_buf+2,qはstr_buf+4，rはstr+2 str_buf 't' 'a' 'r' 'a' 'k' 'o' '\0' … p q

20 文字列書き換えの関数（３） *r = '\0'; str_from 'r' 'a' '\0' str_to 'k' 'e' 'h' 'i'
… r まず，*rをヌル文字にして，ここでstrを止める． その結果，strの値はいわば"ta"になる． str_buf 't' 'a' 'r' 'a' 'k' 'o' '\0' … p q

21 文字列書き換えの関数（４） strcat(r, str_to); str_from 'r' 'a' '\0' str_to 'k' 'e'
'h' 'i' '\0' str 't' 'a' 'k' 'e' 'h' 'i' '\0' … r 次に，文字列str_toを連結する． その結果，strの値はいわば"takehi"になる． ここは strcat(str, str_to); でも strcpy(r, str_to); でもよい． str_buf 't' 'a' 'r' 'a' 'k' 'o' '\0' … p q

22 文字列書き換えの関数（５） strcat(str, q); str_from 'r' 'a' '\0' str_to 'k' 'e' 'h'
'i' '\0' str 't' 'a' 'k' 'e' 'h' 'i' 'k' 'o' '\0' … r 最後に，文字列q，すなわち置換されなかった部分文字列を連結する． 最終的に，strの値はいわば"takehiko"になる． ここは strcat(r, q); でもよい． str_buf 't' 'a' 'r' 'a' 'k' 'o' '\0' … p q

23 文字列書き換え関数の注意点 使用しているライブラリ関数
strcpy：文字列をコピーする※ strstr：文字列の中から文字列を見つける strlen：文字列の長さを求める strcat：文字列を連結(concatenate)する※ いずれも，第１引数が処理対象の文字列となる． ※最初の引数は文字配列を指すポインタとし，配列には，文字列をコピー・連結しても大丈夫な領域を持たせておく． rが文字列の先頭のとき，str_toやqが空文字列のときも，関数strrepで問題なく書き換えられる． ./strrep Okayama O Wa ./strrep takehiko kehi ''

24 今後の予定 第１２回：２００７年１月１９日（金） 第１３回：１月２６日（金） 第１４回：２月２日（金）
授業開始時に第２回レポートを提出すること． 第１３回：１月２６日（金） 第１４回：２月２日（金） 試験：試験期間中に実施する．掲示板を参照のこと． 「Ｃの書籍１冊」と「自筆ノート１冊」の持ち込みを認める．