Современные версии компиляторов дают новую возможность в части построения функций. Так, компилятор Delphi позволяет, наряду с именем функции, для возврата результата использовать автоматически объявляемую переменную Result. Тип переменной Result совпадает с типом функции. Тогда функцию подсчета символов можно упростить так:
function Count(const str : string; ch: char): integer;
var i: integer;
begin
Result:=0; { обнуляем счетчик }
for i:=1 to Length(str) do
if str[i]=ch then Result:= Result + 1;
end;
Как видите, переменную Result можно использовать как в левой, так и в правой части оператора присваивания. Последнее значение переменной станет результатом функции.
Итак, потратив три главы на изучение процедур и функций, мы готовы, наконец, к настоящему делу. Сколько можно в цацки играть? В следующей главе приступим к шифрованию файлов!
Итоги• Функции – это подпрограммы, возвращающие результат через свое имя. Тип возвращаемого результата указывают в заголовке функции.
• В теле функции обязательно присваивают значение функции (через её имя), иначе результат останется неопределенным, случайным.
• Вызовы функций можно использовать в выражениях наряду с константами и переменными.
• Когда результат функции не используется, её вызывают как процедуру. При этом через настройки компилятора должен быть позволен расширенный синтаксис – «Extended syntax».
А слабо?А) Напишите функцию для поиска буквы в заданной строке. Она должна возвращать TRUE, если в строке есть хоть одна эта буква, и FALSE в противном случае. Напишите программу для проверки функции. Или слабо?
Б) Напишите функцию для определения позиции буквы в заданной строке. Функция должна вернуть позицию первой такой буквы или ноль, если буквы в строке нет. Напишите программу для проверки функции.
В) Напишите функцию и программу для её проверки, принимающую число и возвращающую строку: слово «четное» или «нечетное» в зависимости от четности или нечетности параметра. Подсказка: для проверки четности числа N надо проверить остаток от его деления на два: if (N mod 2) = 0 then …
Глава 24Криптография
Говорят, что хороший разведчик стоит целой дивизии. Ещё бы! Ведь лишенный секретов противник почти безоружен. Но вот умолкли пушки, а разведка не спит, – у мирного времени свои тайны: коммерческие и технические секреты. Впрочем, если секретов нет, их можно придумать, – почему бы нам не поиграть в шпионов? Приятно сознавать, что «отмыленное» приятелю письмо никто, кроме вас двоих, не прочтет, – надо лишь зашифровать его. Придумана уйма способов шифрования, есть даже наука об этом – криптография; сейчас и мы коснемся краешка этой премудрости.
Секреты Юлия ЦезаряРимскому полководцу Юлию Цезарю выпали лихие времена. Отправляя гонца с письмом в отдаленный уголок империи, Цезарь рисковал «подарить» свои тайны недругам, – ведь на дорогах было неспокойно. Это надоумило его шифровать свои письма. В чем заключался метод Цезаря?
Прием Юлия состоял в замене одних букв другими путем кругового сдвига алфавита на несколько позиций. На рис. 54 показано превращение букв при сдвиге алфавита на две позиции. Буква «А» становится буквой «В», буква «Б» – буквой «Г» и так далее. Двум последним уготовано превратиться соответственно в буквы «А» и «Б». Такое шифрование превращает письмо в дикую абракадабру!
Рис.54 – Принцип шифрования Юлия ЦезаряКак расшифровать её? Очень просто – сдвинуть буквы в обратную сторону. Но надо знать количество сдвигов – это число называют ключом шифра (в примере на рисунке ключ шифра равен двум). Разумеется, что ключ шифра и метод шифрования знали лишь двое: получатель письма и сам Юлий Цезарь.
Пойдем и мы вслед римскому полководцу, – создадим программу для шифрования текстового файла и его расшифровки. Скажу прямо: задача непростая, а потому решать её будем в два этапа. Вначале освоим шифрование отдельной строки, а уж потом «замахнемся» на файл. Но начнем с шифрования отдельного символа.
Суть проблемыЗашифровать строку – значит зашифровать каждый её символ. Будь у нас готовая функция шифрования символа, задача решалась бы вмиг. Так займемся ею и начнем с заголовка. Дадим нашей функции имя Encrypt – «шифровать», она должна принимать исходный символ и возвращать другой, зашифрованный. Значит, заголовок функции может быть таким:
function Encrypt (X: char): char;
Теперь сосредоточимся на теле функции и рассмотрим известные нам приёмы обработки. Один из них состоит в применении каскада условных операторов:
if X=’А’
then Crypt:=’В’
else if X=’Б’
then Crypt:=’Г’
else...
Насколько удачно это решение? Прикинем количество вложенных операторов в этой лесенке. В русском алфавите 33 буквы, если взять заглавные и строчные, то получится 66. А если надумаем шифровать ещё и латинские буквы, и цифры и знаки препинания, то наберется около двух сотен символов. Такая лесенка условных операторов растянется на несколько этажей!
Не прибегнуть ли к оператору выбора CASE? Тогда тело функции будет намного проще:
case X of
’А’: Crypt:=’В’;
’Б’: Crypt:=’Г’;
...
end;
Обратите внимание, что метками оператора CASE здесь служат символы, – скоро вы узнаете, почему такое возможно. Этот вариант очевидно лучше первого, хотя две сотни меток – тоже не подарок. Но главное неудобство в ином: при изменении ключа шифра придется переписать все ветви оператора CASE, а это, согласитесь, скучно. Не поискать ли иного решения, простого и гибкого?
О кодировании символовПервые компьютеры принесли инженерам массу неудобств. Взять хотя бы ввод и вывод данных. Дисплеи, принтеры и звуковые карты – тогда никто не слышал о них! Результат размышлений цифрового «мозга» высвечивался лампочками на инженерной панели ЭВМ, и в эту двоичную «цветомузыку» был посвящён лишь узкий круг мудрецов. Со временем изобрели простые принтеры, способные печатать лишь цифры, а затем и более совершенные – для печати букв и других символов. Как действуют подобные устройства?
Процессор компьютера, как известно, оперирует с числами. А людям подавай то текст, то картинку. Как связать одно с другим? Здесь инженеры вспомнили об алфавите. Ведь буквы в нём упорядочены, а значит, каждой букве можно сопоставить число; например, букве «А» – один, «Б» – два и так далее. Такое сопоставление называют кодированием, оно и решает проблему представления символов. Намерившись напечатать некоторый символ, компьютер передает его код на принтер, а уж принтер знает, как поступить с этим числом. При вводе с клавиатуры происходит обратное преобразование: нажатие клавиши заставляет клавиатуру отправить в процессор код соответствующего символа.
Итак, символы внутри компьютера кодируются числами. Мы посчитали, что общее количество букв, цифр и других знаков составляет более двухсот. Инженеры не поскупились и отвели для кодирования символов 256 чисел – от 0 до 255 включительно. Почему именно 256, а не 300 или 500?
Дело в том, что в двоичной системе счисления 256 – это круглое число, оно равно двойке в восьмой степени (если вам знакомо слово «байт», то речь о нём). Так был создан «алфавит» для компьютеров, он включает буквы, цифры, знаки препинания и управляющие символы, – последние выполняют специальные действия с печатающим устройством, например, перевод на следующую строку.
Понятно, что можно придумать несметное количество вариантов кодирования символов. Желая добиться взаимопонимания между техническими устройствами разных изготовителей, инженеры договорились о единой системе кодирования. Теперь она известна под именем ASCII (читается «аски») – American Standard Code for Information Interchange – американский стандартный код для обмена информацией. Со временем этот стандарт стал международным. Ныне используют несколько стандартов кодирования, один из них (для MS-DOS) представлен в приложение И.
Все кодируемые символы разбиты на три группы. Первую составляют управляющие символы с кодами от 0 до 31. Их названия вам мало о чем скажут, обратите внимание лишь на символы с кодами 10 и 13, – они служат для разбивки текста на строки.
Вторую группу составляют символы с кодами от 32 до 127, – здесь собран весь латинский алфавит, цифры и основные знаки. Коды латинских букв следуют в порядке латинского алфавита, причем разница между кодами одноименных больших и маленьких букв составляет 32.
Наконец, в третьей группе собраны русские буквы, символы псевдографики (их применяют для рисования таблиц) и другие редко используемые знаки. Коды большинства русских букв тоже следуют в порядке русского алфавита, но некоторые выпадают из этой последовательности.