密码学中矩阵相关计算
2012-03-31 22:30
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/**
*矩阵计算类 */ class Matrix{ /* * 根据字符串解析密钥矩阵 * param key 密钥 * param rank 密钥矩阵的阶 * return 返回密钥矩阵 */ public static int[][] getKeyMatrix(String key,int rank){ key=key.trim(); String[] akey=key.split(" "); int key_len=akey.length; int[][] pk=new int[rank][rank]; //密钥矩阵 for(int i=0;i<key_len;i++){ String num=akey[i]; int row=i/rank,col=i%rank; pk[row][col]=num.charAt(0)-'0'; //初始化第一位 for(int j=1;j<num.length();j++){ pk[row][col]=pk[row][col]*10+num.charAt(j)-'0'; } } return pk; } /* 矩阵a、b相乘,返回矩阵c */ public static int[][] Multi(int[][] a,int[][] b){ int row=a.length, col=b[0].length, rank=b.length; int[][] c=new int[row][col]; for(int i=0;i<row;i++){ for(int j=0;j<col;j++){ c[i][j]=0; for(int k=0;k<rank;k++){ c[i][j]+=a[i][k]*b[k][j]; } c[i][j]%=modular; } } return c; } /* * 计算行列式的值 * param n 矩阵的阶 * param N 矩阵 */ public static int Det(int n,int[][] matrix) { if (n == 1) { return matrix[0][0]; } int[][] matrix2 = new int[n - 1][n - 1]; int result = 0; for (int i = 0; i < n; i++) { // 去除第0行第i列 for (int j = 0; j < n-1; j++) { for (int p = 0; p < i; p++) { // 上移一行 matrix2[j][p] = matrix[j + 1][p]; } for (int q = i + 1; q < n; q++) { //右下往左上移 matrix2[j][q - 1] = matrix[j + 1][q]; } } result = result + (int) Math.pow(-1, i + 1) * matrix[0][i] * Det(n - 1, matrix2); } return result; } /*转置矩阵*/ public static int[][] tranMatrix(int n,int[][] matrix){ for(int i=0;i<n;i++) for(int j=i+1;j<n;j++){ int tmp=matrix[i][j]; matrix[i][j]=matrix[j][i]; matrix[j][i]=tmp; } return matrix; } /*代数余子式*/ public static int getAdjunct(int n,int[][] matrix,int r,int c){ int[][] matrix2 = new int[n - 1][n - 1]; int result=0; for(int i=0;i<r;i++){ //上半部分 for(int j=0;j<c;j++) { matrix2[i][j]=matrix[i][j]; } for(int j=c;j<n-1;j++){ matrix2[i][j]=matrix[i][j+1]; } } for (int i = r; i < n-1; i++) { //下半部分 for (int p = 0; p < c; p++) { matrix2[i][p] = matrix[i + 1][p]; } for (int q = c + 1; q < n; q++) { matrix2[i][q - 1] = matrix[i + 1][q]; } } result=Det(n-1, matrix2); //对matrix2求n-1阶行列式 if((r+c)%2==1) result=-result; return result; } /* * 矩阵的逆 * */ public static int[][] ReverseMatrix(int n,int[][] matrix){ int[][] matrix2=new int ; for(int i=0;i<n;i++) for(int j=0;j<n;j++) matrix2[i][j]=matrix[i][j]; int det=Det(n, matrix); NumberTheory.extended_gcd(det, modular); int inverse=NumberTheory.x; //乘法逆元 while(inverse<0) inverse+=26; for (int i = 0; i < n; i++) { for (int j = 0; j < n; j++) { matrix2[i][j]=(inverse*getAdjunct(n, matrix, j, i))%modular; while(matrix2[i][j]<0){ matrix2[i][j]+=modular; } } } return matrix2; } private static int modular=26; } class NumberTheory { public static int extended_gcd(int a, int b) { int ret, tmp; if (b == 0) { x = 1; y = 0; return a; } ret = extended_gcd(b, a % b); tmp = x; x = y; y = tmp - a / b * y; return ret; } public static int x,y; public final static int modular=26; }
没有用泛型,不过都测试过了~
涉及到数论中的内容请参考:扩展的欧几里得&中国剩余定理
PS:网络外风景独好,远离电脑,^_^愚人节快乐!
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