二進制數據的巧妙應用

陳向陽

摘 要:眾所周知,在計算機內部,數據或信息最終都以二進制存儲。在實際應用中,人們雖然習慣使用十進制數據解決問題,但對于有些問題的處理,如果能夠合理的使用二進制數據,會獲得意想不到的效果,比如在幾張帶有編號的紙板上寫上一些數字,利用二進制與十進制的轉換快速猜出該數字;在電報中使用二進制數據編寫報文內容,然后通過一定的規律來譯碼,得到清晰的報文內容。

關鍵詞:二進制十進制猜測明碼暗碼

中圖分類號:TP3 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2012)05(c)-0031-01

二進制數據中只有兩個數碼,即0和1,隨機的給出一個二進制數據,比如11011,記下它們的位權,然后將這些位權與對應位上的數碼相乘,所得之和即為一個十進制數據,這是一個即便是計算機初學者都掌握的知識,但是如果能合理的使用它,有時候卻非常有趣！

1 二進制與數據猜測

事先準備N張卡片,從0到N-1依次編上號,利用二進制就可以準確的猜出1到2N-1之內的任意自然數。假設N=5,則可以準確的猜出1到31之間的任意自然數。從0到4依次給每張卡片編號。

所有編上號的卡及各卡上的數字全部記下后,猜數的原理是:若數據不在卡上,則相應位置記為0,反之,記為1。

2 二進制數據與電文

2.1 ASCII碼作電文暗碼

兩個實體之間互發電文時,可按事先規定好的翻譯電文的約定來進行電文暗碼的設置及明碼的翻譯,若電文內容全為漢字時,可按下面的算法進行電文暗碼的設置及明碼的翻譯。

暗碼設置:用一個字節寫出各個英文字母及自然數1、2、3、4。

明碼翻譯:

第一步:將每個字節間加一空格

第二步:將二進制表示的各個字節轉化成十進制數。

第三步:將每個十進制數當做ASCII碼值寫出其對應的字符,若該十進制數是1、2、3或4時,則表示聲調中的1、2、3或4聲。

第四步:寫出帶有聲調的拼音

第五步:譯出明碼。

明碼翻譯:

第一步:每個字節之間加一空格

第二步:寫出每8位二進制數的十進制數

第三步:寫出對應的字母

第四步:注音

第五步:得到明碼

2.2 用BCD碼作電文暗碼

當電文明碼內容(假定全為漢字)已知時,可按下面的算法對該電文使用四位的二進制數據加密。

第一步:將電文內容注上拼音。

第二步:給出第一步中每個英文字母的ASCII碼,四個聲調用1到4代替。

第三步:給出第二步中每個數字的BCD碼。

第四步:所有的BCD碼連在一起即為該電文的暗碼。

用BCD碼作電文暗碼翻譯成明文時,將所有的電文內容以四位二進制數據為一組,將每組二進制數據翻譯成相應的十進制數據。

用BCD碼作電文暗碼時,最后翻譯成的數字中1到4中的數字很多,這就容易造成二義,也就是說這些數字到底是屬于ASCII值中的數字還是用來它表示聲調呢？這需要認真判斷！

2.3 用AB碼作電文暗碼

所謂AB碼是指ASCII碼和BCD碼混合使用,使用AB碼的算法如下:

第一步:將明碼漢字部分注音(用大寫字母)。

第二步:寫出每個字母的ASCII碼,四個聲調用1到4依次表示

第三步:自左至右用ABABAB…翻譯,即第一個用ASCII碼表示,第二個用BCD碼表,第三個用ASCII碼表示,第四個用BCD碼表示,…;碰到1到4時,皆用ASCII碼表示。

電文AB碼還原成明碼算法:

第一步:將AB碼按ASCII碼和BCD碼的形式用空格分開。

第二步:將相應的ASCII碼和BCD碼轉化成十進制數據。

第三步:寫出除1到4以外的數值作為ASCII值對應的字符。

第三步:寫出帶有聲調的拼音。

第四步:獲取明碼。

2.4 用AC碼作電文暗碼

所謂的AC碼即ASCII碼和外碼,用AC碼作電文暗碼時的規則是:若內容為漢字時,高位為1,若為英文字符,高位為0,具體算法與3.1類似,只是漢字部分的最高位為1,英文字母的最高位為0。如電文內容如下:ASCII碼用7位的二進制表示。那么將其譯成AC碼的步驟如下:

第一步:漢字部分用拼音表示,其余內容不變。

第二步:將第一步中的字母用ASCII碼表示,聲調用0到4表示(0表示輕聲)。

第三步:將第二步中的ASCII碼及0-4用二進制表示,其中漢字的最高用1表示,字母的最高位用0表示。

第四步:獲取AC碼。

將AC碼翻譯成明文,按上面的步驟的逆即可完成。即:

第一步:將AC碼每8位間加一空格,以示區分。

第二步:轉化為十進制(需要注要的是高位若為0表示字母或其它字符,高位若為1表示漢字的拼音字母)。

第三步:寫成字符或拼音。

第四步:獲得明文。

3 結語

文章運用二進制獨有的性質,介紹了如何利用二進制來進行數字的猜測,又巧妙地利用二進制的特征來進行電文的加密。

參考文獻

[1] 譚浩強.C程序設計[M].北京:清華大學出版社,1991:255～267.

[2] 蔡自興,徐光祐.人工智能及其應用[M].北京.清華大學出版社,2004:10～21.

[3] 孫家啟.計算機文化基礎[M].安徽大學出版社,2010:10～17.

[4] 李志成,劉基余.關于GPSL5導航電文的編碼特點研究[J].測繪通報,2006,10:4～6.

[5] 梁華國,蔣翠云.基于交替與連續長度碼的有效測試數據壓縮和解壓[J].計算機學報,2004,27(4):528～53.