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情報処理 Ⅱ

情報処理 Ⅱ. ２００６年１２月２２日（金）. 本日学ぶこと：プログラミングの例題２つ. 暗号化・復号 学ぶこと：構造体の利用，写像としての配列， static 変数 文字列の書き換え 学ぶこと：関数呼び出しによる文字列操作，ライブラリ関数の活用 統合開発環境 (Eclipse). Wagahai Ha Nekodearu. tarako. Sioieid Ei Wyjgayipr. takehiko. IDE. Integrated Development Environment の略， 統合開発環境とも呼ばれる．

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  1. 情報処理Ⅱ ２００６年１２月２２日（金）

  2. 本日学ぶこと：プログラミングの例題２つ • 暗号化・復号 • 学ぶこと：構造体の利用，写像としての配列，static変数 • 文字列の書き換え • 学ぶこと：関数呼び出しによる文字列操作，ライブラリ関数の活用 • 統合開発環境(Eclipse) Wagahai Ha Nekodearu tarako Sioieid Ei Wyjgayipr takehiko

  3. IDE • Integrated Development Environmentの略，統合開発環境とも呼ばれる． • ハードディスクのIDEは，Integrated Drive Electronicsの略 • エディタ，コンパイラ，デバッガなど，プログラミングに必要なツールが一つのインターフェースで統合して扱えるような環境のこと． • デバッガとは…プログラムの不具合（バグ）の発見や修正を支援するソフトウェア．Linuxではgdbコマンドが利用可能． • IDEの例：Eclipse，Visual C++，Turbo C++ など

  4. Eclipse • オープンソースの統合開発環境 • もともとIBMが開発したもので，現在はEclipse Foundationが開発・管理している． • プラグインにより機能を付加できる． • Javaに限らず様々なプログラミング言語の開発に利用可能 • 情報処理Ⅲで利用されている． • 自宅で使いたい人へ • All-in-one Eclipseがおすすめ • コンパイラ・デバッガは別途インストールしなければならない

  5. 暗号化問題 • 仕様 • 入力文にあるすべての'A'をα，すべての'B'をβ，…に置き換えて出力する．（単一換字暗号という．） • 文字は，char型の任意の値とする．ただし'\0'を除く． • どの文字をどの文字に置き換えるかは，プログラムの中で指定する． • 簡単な操作で，復号できるようにする． • Wagahai Ha Nekodearu • Sioieid Ei Wyjgayipr 暗号化 復号

  6. 暗号化問題 • （まずい）方針 • 'A'をα，'B'をβ，…に置き換えるのをswitch～caseで行う． • プログラムが無駄に長くなる． • 柔軟性に欠ける． char encrypt_char(char c) { switch (c) { case 'A': return 'D'; case 'B': return 'E'; ... } }

  7. 変換前 変換後 'A' 'D' 'B' 'E' ... ... 暗号化問題 • 方針 • 暗号化のための変換表（暗号化表）を，配列で保持する． • char encrypt_table[256]; encrypt_table['A']の値 encrypt_ table … 'D' 'E' 'F' 'G' … +0 +'A' +'C' +1 +'B' +'D' +255

  8. 暗号化問題 • 方針（続き） • 暗号化は，写像を用いる． • a = 'A';のとき，b = encrypt_table[a];でbの値が'I'となるようにするには，あらかじめencrypt_table['A']の値を'I'としておけばよい． • 復号のための変換表（復号表）は，逆写像を用いて求める． • char decrypt_table[256]; • decrypt_table[encrypt_table['A']] = 'A'; gがfの逆写像 であるとは， g(f(x))=x

  9. 暗号化問題 fが恒等写像 であるとは， f(x)=x • 方針（続き） • 定義する関数 • 変換表を恒等写像にする． • 暗号化表を設定する． • 暗号化表を用いて，復号表を設定する． • 変換表を用いて，文字列を暗号化もしくは復号する． • 暗号化と復号はどう区別する？ • 暗号化：./encrypt Wakagai Ha Nekodearu • 復号：./encrypt -d Sioieid Ei Wyjgayipr コマンドラインオプション

  10. 定義する構造体 • typedef struct edtable { char encrypt_table[256]; char decrypt_table[256];} edtable; • 暗号化(encryption)と復号(decryption)の表(table) encrypt_table decrypt_table

  11. 0 0 1 1 … … 'A' 'A' 'B' 'B' 'C' 'C' … … 255 255 定義する関数（１） • void reset_table(edtable *table); • 変換表を恒等写像にする． table encrypt_ table ? ? … ? ? ? … ? decrypt_ table ? ? … ? ? ? … ?

  12. 'I' 'F' 'C' +'A' +'C' +'B' 定義する関数（２） • void set_encrypt_table(edtable *table, const char *from, const char *to); • 二つの文字列を用いて，暗号化表を設定する． encrypt_ table … … table from to … '\0' 'F' 'C' … '\0' 'A' 'B' 'C' 'I'

  13. 定義する関数（３） • void set_decrypt_table(edtable *table); • 暗号化表を用いて，復号表を設定する． table decrypt_ table … 'A' … +0 +'A' +1 +'B' +'I' +255 encrypt_ table … 'I' … +0 +'A' +'C' +1 +'B' +'D' +255

  14. 定義する関数（４） • char *encrypt(const char *text, const char *table); • 変換表を用いて，文字列を暗号化もしくは復号する． • 「暗号化」と「復号」の処理を共通化している！ • 戻り値は，変換された文字列で，static変数result（のポインタ値）となる． text 'W' 'a' 'g' 'a' 'h' 'a' 'i' '\0' table … … result 'S' 'i' 'o' 'i' 'e' 'i' 'd' '\0' static領域（関数が終了しても，破棄されない） 戻り値

  15. 暗号化プログラムの補足 • 関数set_encrypt_tableの仮引数from, toはconst char *型である．このとき • ○from++; to++; • × (*from)++; • fromの参照先(const char型の値)を変更しようとしている． • 暗号化のように，関数開始時点で長さがわからない文字列を入力にとり，それと同じ長さの暗号文を返すときは，生成する暗号文が配列領域をはみ出さないように配慮する． • encrypt.cでは，100文字を越える入力は無視している．

  16. 文字列書き換え問題 • 仕様 • ３つの文字列を，コマンドライン引数にとる． • １番目の文字列の中に，２番目の文字列が含まれていれば，それを３番目の文字列に置き換える． • 例 • ./strrep tarako ra kehibefore: tarakoafter: takehiko • ./strrep 'Wakayama City' C Universbefore: Wakayama Cityafter: Wakayama University 「Wakayama City」が一つの引数

  17. 文字列書き換え問題 • mainで定義する変数 • char *str_in = argv[1]; • char *str_from = argv[2]; • char *str_to = argv[3]; • argc >= 4 の確認を忘れずに． • char str[256]; • argv[1]のみでは，文字列を伸ばすこと（tarako⇒takehiko）ができない．そこで，strに文字列をコピーして，この配列を書き換える． argv[1] 't' 'a' 'r' 'a' 'k' 'o' '\0' str 't' 'a' 'r' 'a' 'k' 'o' '\0' …

  18. 文字列書き換えの関数（１） • char *strrep(char *str, const char *str_from, const char *str_to); str 't' 'a' 'r' 'a' 'k' 'o' '\0' … str_from 'r' 'a' '\0' 書き換えられる str_to 'k' 'e' 'h' 'i' '\0' 書き換えられない

  19. 文字列書き換えの関数（２） • 関数内で使用する配列・ポインタ str_from 'r' 'a' '\0' str_to 'k' 'e' 'h' 'i' '\0' str 't' 'a' 'r' 'a' 'k' 'o' '\0' … r str_buf 't' 'a' 'r' 'a' 'k' 'o' '\0' … p q

  20. 文字列書き換えの関数（３） • *r = '\0'; str_from 'r' 'a' '\0' str_to 'k' 'e' 'h' 'i' '\0' str 't' 'a' '\0' 'a' 'k' 'o' '\0' … r str_buf 't' 'a' 'r' 'a' 'k' 'o' '\0' … p q

  21. 文字列書き換えの関数（４） • strcat(r, str_to); str_from 'r' 'a' '\0' str_to 'k' 'e' 'h' 'i' '\0' str 't' 'a' 'k' 'e' 'h' 'i' '\0' … r str_buf 't' 'a' 'r' 'a' 'k' 'o' '\0' … p q

  22. 文字列書き換えの関数（５） • strcat(str, q); str_from 'r' 'a' '\0' str_to 'k' 'e' 'h' 'i' '\0' str 't' 'a' 'k' 'e' 'h' 'i' 'k' 'o' '\0' … r str_buf 't' 'a' 'r' 'a' 'k' 'o' '\0' … p q

  23. 文字列書き換え関数の注意点 • 使用しているライブラリ関数 • strcpy：文字列をコピーする※ • strstr：文字列の中から文字列を見つける • strlen：文字列の長さを求める • strcat：文字列を連結(concatenate)する※ • いずれも，第１引数が処理対象の文字列となる． • ※最初の引数は文字配列を指すポインタとし，配列には，文字列をコピー・連結しても大丈夫な領域を持たせておく． • rが文字列の先頭のとき，str_toやqが空文字列のときも，関数strrepで問題なく書き換えられる． • ./strrep Okayama O Wa • ./strrep takehiko kehi ''

  24. 今後の予定 • 第１２回：２００７年１月１９日（金） • 授業開始時に第２回レポートを提出すること． • 第１３回：１月２６日（金） • 第１４回：２月２日（金） • 試験：試験期間中に実施する．掲示板を参照のこと． • 「Ｃの書籍１冊」と「自筆ノート１冊」の持ち込みを認める．

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