字符串的(编码/加密)与(解码/解密)

package com.gembler;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.UnsupportedEncodingException;

/**
* 字符串的(编码/加密)与(解码/解密)。
*
* 规则：
*
* 在Base64中，码表是由[A-Z,a-z,0-9,+,/,=(pad)]组成的。
* 而在这里，码表由[a-z,2-7]组成的：
* -----------------------------------------------
* a b c d e f g h i j k  l  m  n  o  p  q  r
* 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
* -----------------------------------------------
*  s  t  u  v  w  x  y  z  2  3  4  5  6  7
* 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31
* ------------------------------------------------
*
* 在Base64中，是将二进制连成一串，然后再按6位来分割，分割完后在前面补0，这个地球人都知道，不多说了。
* 而在这里，在分割的那一步稍微有变动，是按5位来分割，如果刚好够分，那就好了，如果不够，那咋办呢？
*
* 在Base64中，是用"="来解决的吧。
* 而在这里，就是在前面补0，然后在后面再补零。
*
* 例如：字符串 "aaa"，(编码/加密)后是 "mfqwc"
*
* 二进制：01100001 01100001 01100001
* 转换后：(000)01100 (000)00101 (000)10000 (000)10110 (000)0001(0)
* 十进制：    12          5          16         22          2
* 码表对应：   m           f          q          w           c
*
* (解码/解密)就更简单了：
*
* 码表对应：    m       f        q        w       c
* 十进制：     12       5       16       22       2
* 二进制： 00001100 00000101 00010000 00010110 00000010
* 去前0后：01100 00101 10000 10110 00010
* 合并后： 0110000101100001011000010
*
* 然后把合并后的串的长度除一下8，发现多了个0：
*
* 二进制：01100001 01100001 01100001 0
*
* 多了就算了，不要了（其实是在{编码/加密}的分割时候，在分剩的余数的后面补的0）。
* 然后再将 byte[] 转回字符串，OK！又见"aaa"了。
*
* 有一点值得注意的，UTF-8、GBK、GB18030 一般都没什么问题，
* 但是 GB2312 可能字符集不够丰富，繁体字在decode的时候成问号了。
*
*
* @author gembler
* @version 2008-12-3 下午03:01:50
*
*/
public class Codec {

/**
* 码表
*/
private final static String CODEC_TABLE = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz234567";

/**
* 表示5bit的字节
*/
public final static int FIVE_BIT = 5;

/**
* 表示8bit的字节
*/
public final static int EIGHT_BIT = 8;

/**
* 表示二进制
*/
public final static int BINARY = 2;

/**
* (编码/加密)字符串，采用默认语言环境的 character set。
*
* @author gembler
* @version 2008-12-3 下午03:14:36
*
* @param keys
*            需要(编码/加密)的字符串
*
* @return (编码/加密)后的字符串
*/
public static String encode(String keys) {

return encode(keys, null);

}

/**
* (编码/加密)字符串
*
* @author gembler
* @version 2008-12-3 下午03:14:39
*
* @param keys
*            需要(编码/加密)的字符串
* @param characterSet
*            字符集
*
* @return (编码/加密)后的字符串
*/
public static String encode(String keys, String characterSet) {

if (keys == null || "".equals(keys)) {
return "";
}

byte[] keyBytes = null;

if (characterSet == null || characterSet.length() < 1) {

// 采用默认语言环境的 character set。
keyBytes = keys.getBytes();

} else {

try {

// 采用指定的 character set。
keyBytes = keys.getBytes(characterSet);

} catch (UnsupportedEncodingException e) {
// ignore...
}

}
return encode(keyBytes);
}

/**
* (编码/加密)字节数组
*
* @author gembler
* @version 2008-12-3 下午03:14:43
*
* @param keyBytes
*            需要(编码/加密)的字节数组
*
* @return (编码/加密)后的字符串
*/
private static String encode(byte[] keyBytes) {

if (keyBytes == null || keyBytes.length < 1) {

return "";

}

/*
* 合并二进制码，
* 如：
*     00101010 11010011 00101101 10100011
*   to
*     00101010110100110010110110100011
*/

StringBuilder mergrd = new StringBuilder();

for (int i = 0; i < keyBytes.length; i++) {

FormatUtil.formatBinary(keyBytes[i], mergrd);

}

/*
* 以5个bit为单位，计算能分多少组，
* 如：
*     00101010110100110010110110100011
*   to
*     00101 01011 01001 10010 11011 01000 11
*                                          |
*                                   （这个11为余下的位）
*/

int groupCount = mergrd.length() / FIVE_BIT;

// 计算余下的位数
int lastCount = mergrd.length() % FIVE_BIT;

// 类似数据分页的算法，有余数的情况下需要加 1。
if (lastCount > 0) {

groupCount += 1;

}

/*
* (编码/加密)
*/

StringBuilder sbEncoded = new StringBuilder();

// 循环所需的条件
int forMax = groupCount * FIVE_BIT;

// 每次递增5位来截取
for (int i = 0; i < forMax; i += FIVE_BIT) {

// 结束点
int end = i + FIVE_BIT;

/*
* 如果结束点比已合并的二进制码串的长度要大，
* 相当于有余数，
* 并且表示当前循环到了（已合并的二进制码串的长度 % FIVE_BIT）的那一截。
*/

// 标记是否到了余数的那一截
boolean flag = false;

if (end > mergrd.length()) {

/*
* 如果结束点比已合并的二进制码串的长度要大，
* 结束点需要被重设为：
* 已合并的二进制码串的长度，等价于（i + lastCount). 并且重设标记。
*/

end = (i + lastCount);

flag = true;

}

// 截取
String strFiveBit = mergrd.substring(i, end);

// 截取后从二进制转为十进制
int intFiveBit = Integer.parseInt(strFiveBit, BINARY);

if (flag) {

/*
* 如果结束点比已合并的二进制码串的长度要大，
* 或者是到了余数的那一截：
* 需要左移操作，假设余下的二进制位为：11，
* 那么需要从后面补0，左移操作后为 (000)11(000)
*/

intFiveBit <<= (FIVE_BIT - lastCount);

}

// 利用该十进制数作为码表的索引获取对应的字符，并追加到sbEncoded
sbEncoded.append(CODEC_TABLE.charAt(intFiveBit));

}

return sbEncoded.toString();

}

/**
* (解码/解密)字符串，采用默认语言环境的 character set。
*
* @author gembler
* @version 2008-12-3 下午03:14:57
*
* @param code
*            需要(解码/解密)的字符串
*
* @return (解码/解密)后的字符串
*/
public static String decode(String code) {

return decode(code, null);

}

/**
* (解码/解密)字符串
*
* @author gembler
* @version 2008-12-3 下午03:15:00
*
* @param code
*            需要(解码/解密)的字符串
* @param characterSet
*            字符集
*
* @return (解码/解密)后的字符串
*/
public static String decode(String code, String characterSet) {

if (code == null || code.length() < 1) {

return "";

}

/*
* 拆除每一个字符，从码表里获取相应的索引。
*/

StringBuilder sbBinarys = new StringBuilder();

for (int i = 0; i < code.length(); i++) {

// 从码表里获取相应的索引
int index = getCodecTableIndex(code.charAt(i));

// 将十进制的索引转换为二进制串
String indexBinary = Integer.toBinaryString(index);

// 去掉前3个0，并且追加到sbBinarys
FormatUtil.formatBinary(indexBinary, sbBinarys, FIVE_BIT);

}

/*
* 按8个bit拆分，剩下的余数扔掉。
* 扔
4000
掉的余数是在(编码/加密)的分割时候，在分剩的余数的后面补的0
*/

byte[] binarys = new byte[sbBinarys.length() / EIGHT_BIT];

for (int i = 0, j = 0; i < binarys.length; i++) {

// 每8个bit截取一份
String sub = sbBinarys.substring(j, j += EIGHT_BIT);

// 将截取下来的二进制串转换为十进制
Integer intBinary = Integer.valueOf(sub, BINARY);

binarys[i] = intBinary.byteValue();

}

String decoded = null;

if (characterSet == null || characterSet.length() < 1) {

// 采用默认语言环境的 character set。
decoded = new String(binarys);

} else {

try {

// 采用指定的 character set。
return new String(binarys, characterSet);

} catch (UnsupportedEncodingException e) {
// ignore...
}
}
return decoded;
}

/**
* 根据所给出的字符，遍历CODEC_TABLE，返回对应的下标。
* 如果没找到，则返回 -1。
*
* @author gembler
* @version 2008-12-3 下午03:14:53
*
* @param code
*            在CODEC_TABLE范围内的字符。
*
* @return 字符在CODEC_TABLE里对应的下标，如果没找到，则返回 -1。
*/
private static int getCodecTableIndex(char code) {

for (int i = 0; i < CODEC_TABLE.length(); i++) {

if (CODEC_TABLE.charAt(i) == code) {

return i;

}

}

return -1;

}

/**
* 测试
*
* @author gembler
* @version 2008-12-3 下午03:05:52
*
* @param args
*/
public static void main(String[] args) {

try {

BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(
System.in));

while (true) {

System.out.print("输入字符号串：");

String in = br.readLine();

if ("exit".equalsIgnoreCase(in)) {
break;
}

String enCode = Codec.encode(in);

String deCode = Codec.decode(enCode);
System.out.println();
System.out.println("------------------------------test");
System.out.println("original: " + in);
System.out.println("encode: " + enCode);
System.out.println("decode: " + deCode);
System.out.println("------------------------------test");
System.out.println();
}

} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}

}

}