jakobsen.py

   1 """Modul pro praci s Jakobsenovym algoritmem."""
   2
   3 from itertools import combinations
   4 import pickle
   5 from ocesavac import ocesat
   6 from spolecne import MABECEDA
   7
   8 def nova_tabulka(zprava, abc=MABECEDA):
   9     """Vraci tabulku cetnosti bigramu ve zprave nad danou abecedou."""
  10     tabulka = dict()
  11     for i in abc:
  12         tabulka[i] = dict()
  13         for j in abc:
  14             tabulka[i][j] = 0
  15     for i in range(len(zprava) - 1):
  16         tabulka[zprava[i]][zprava[i+1]] += 1
  17     celkem = sum(sum(tab2.values()) for tab2 in tabulka.values())
  18     for i in abc:
  19         for j in abc:
  20             tabulka[i][j] /= float(celkem)
  21     return tabulka
  22
  23 def vzdalenost(tab1, tab2, abc=MABECEDA):
  24     """Vraci soucet strednich kvadratickych odchylek pro dve tabulky cetnosti
  25     bigramu nad danou abecedou."""
  26     rozdil = 0
  27     for i in abc:
  28         for j in abc:
  29             rozdil += abs(tab1[i][j] - tab2[i][j])
  30     return rozdil
  31
  32 def substituce(zprava, slovnik, abc=MABECEDA):
  33     """Vrati zpravu, ve ktere jsou znaky dane abecedy nahrazenypodle daneho
  34     slovniku."""
  35     pole = []
  36     for char in zprava:
  37         if char in abc:
  38             pole.append(slovnik[char])
  39         else:
  40             pole.append(char)
  41     return pole
  42
  43 def poradi_dle_frekvence(zprava, abc=MABECEDA):
  44     """Vrati znaky dane abecedy v poradi podle frekvence v dane zprave."""
  45     freq = dict()
  46     for char in abc:
  47         freq[char] = 0
  48     for char in zprava:
  49         if char in abc:
  50             freq[char] += 1
  51     return sorted(freq.keys(), key=freq.get, reverse=True)
  52
  53 class reference:
  54     pass
  55
  56 def prohod(sl_a, sl_b, tabulka):
  57     """Vrati tabulku s prohozenou dvojici sloupcu a radku."""
  58     tabulka[sl_a], tabulka[sl_b] = tabulka[sl_b], tabulka[sl_a]
  59     for c in tabulka.keys():
  60         tabulka[c][sl_a], tabulka[c][sl_b] = tabulka[c][sl_b], tabulka[c][sl_a]
  61     return
  62
  63 def jakobsen(zprava, ref):
  64     """Pro danou sifrovanou zpravu vrati substitucni slovnik odvozeny s pomoci
  65     Jakobsenova algoritmu s danou referencni tabulkou."""
  66     slovnik = dict(zip(ref.abeceda, ref.abeceda))
  67     tabulka = nova_tabulka(zprava, ref.abeceda)
  68     vzdal = vzdalenost(tabulka, ref.tabulka, ref.abeceda)
  69
  70     vzdal_old = vzdal + 1
  71     while vzdal_old > vzdal:
  72         vzdal_old = vzdal
  73         for (x, y) in combinations(ref.abeceda, 2):
  74             prohod(x, y, tabulka)
  75             nova_vzdalenost = vzdalenost(tabulka, ref.tabulka, ref.abeceda)
  76             if  nova_vzdalenost < vzdal:
  77                 vzdal = nova_vzdalenost
  78                 slovnik[x], slovnik[y] = slovnik[y], slovnik[x]
  79             else:
  80                 prohod(x, y, tabulka)
  81     return slovnik
  82
  83 def desifruj(zprava, mezery=True):
  84     """Vrati vysledek pokusu dekodovat zpravu Jakobsenovym algoritmem."""
  85     if mezery:
  86         soubor = open('ref')
  87     else:
  88         soubor = open('bref')
  89     ref = pickle.load(soubor)
  90     soubor.close()
  91     zprava = substituce(zprava, dict(zip(poradi_dle_frekvence(zprava, ref.abeceda), ref.poradi)), ref.abeceda)
  92     slovnik = jakobsen(ocesat(zprava, mezery), ref)
  93     return '\n'.join([''.join(substituce(zprava, slovnik, ref.abeceda)),
  94                       ' '.join(ref.abeceda),
  95                       ' '.join([slovnik[c] for c in ref.abeceda])])
  96
  97 def __test():
  98     print desifruj('Mxbhfxn cbfbhinpr, wnx fv f gvzuyr cbenqv.'.upper())
  99
 100 def __test2():
 101     print desifruj('Sel pes do lesa a potkal dlazebni kostku. Chtelo by to jeste o neco delsi test, to tedy jo.'.upper())