問題分析
在編寫凱撒密碼程序時，一個常見的難點是如何識別字母與非字母字符，并只對字母進行加密。原始實現嘗試通過將輸入字符與兩個大小寫字母數組進行比較來達成目的，但存在以下幾個問題：
- 冗余的循環結構：嵌套循環導致每個字符被反復比較，效率低下。
- 邏輯缺陷：match變量的設計使得即便找到了匹配項，循環仍會繼續執行，從而可能導致未修改字符被重復添加。
- 邊界處理缺失：未考慮字母移位后超出字母表范圍的情況。
解決方案
一種更高效的思路是直接判斷字符是否為字母，并根據其大小寫狀態分別處理。對于非字母字符，則直接保留在原位置不變。
下面是優化后的Java代碼：
public static String encrypt(String text, int number) { // 創建StringBuilder用于存儲結果字符串 StringBuilder toReturn = new StringBuilder(); <pre class="brush:php;toolbar:false">// 遍歷輸入字符串中的每一個字符 for (char c : text.toCharArray()) { if (Character.isUpperCase(c)) { // 處理大寫字母，并實現字母回繞 toReturn.append((char) (((c - 'A' + number) % 26) + 'A')); } else if (Character.isLowerCase(c)) { // 處理小寫字母，并實現字母回繞 toReturn.append((char) (((c - 'a' + number) % 26) + 'a')); } else { // 對于非字母字符，直接追加到結果中 toReturn.append(c); } } return toReturn.toString();
}
代碼說明
- StringBuilder的優勢：相比普通字符串拼接，StringBuilder在頻繁操作字符串時性能更優，尤其適用于循環結構中。
- 字母檢測方法：利用Character.isUpperCase(c)和Character.isLowerCase(c)可以高效判斷字符類型。
- 字母回繞機制：(c – ‘A’ + number) % 26計算字符相對于’A’或’a’的位置，加上偏移量后再取模26，確保新字符仍在字母范圍內。最后再加’A’或’a’將其還原成字符。
- 非字母處理：else分支直接保留原字符，確保空格、標點符號及數字等不會被改變。
示例運行
public static void main(String[] args) { String text = "Hello, World! 123"; int key = 3; String encryptedText = encrypt(text, key); System.out.println("原文: " + text); System.out.println("密文: " + encryptedText); }
輸出結果：
原文: Hello, World! 123 密文: Khoor, Zruog! 123
使用建議
- 密鑰選擇：密鑰值number影響加密強度，太小容易被暴力破解。
- 負數支持：該算法同樣支持負數作為密鑰，可用于解密操作。
- 適用范圍：當前代碼僅處理英文字母，如需支持其他語言字符，需擴展字符集判斷邏輯。
小結
通過結合Character類的方法和取模運算，我們可以簡潔地實現僅加密字母而保留其他字符的凱撒密碼。此方法效率高、可讀性強且易于維護。同時借助StringBuilder提升字符串拼接性能。需要注意的是，凱撒密碼屬于古典加密方式，安全性較低，不適合用于重要數據保護。
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