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):
  33     """Vrati zpravu, ve ktere jsou znaky dane abecedy nahrazenypodle daneho
  34     slovniku."""
  35     pole = []
  36     for char in zprava:
  37         if char in slovnik:
  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 kombinace(abeceda):
  57     a = 0
  58     b = 1
  59     while b < len(abeceda):
  60         yield (abeceda[a], abeceda[a + b])
  61         a += 1
  62         if a + b == len(abeceda):
  63             a = 0
  64             b += 1
  65
  66 def jakobsen(zprava, ref):
  67     """Pro danou sifrovanou zpravu vrati substitucni slovnik odvozeny s pomoci
  68     Jakobsenova algoritmu s danou referencni tabulkou."""
  69     slovnik = dict(zip(poradi_dle_frekvence(zprava, ref.abeceda), ref.poradi))
  70     tabulka = nova_tabulka(
  71                   substituce(zprava, slovnik),
  72                   ref.abeceda
  73                   )
  74     vzdal = vzdalenost(tabulka, ref.tabulka, ref.abeceda)
  75
  76     vzdal_old = vzdal + 1
  77     while vzdal_old > vzdal:
  78         vzdal_old = vzdal
  79         for (x, y) in kombinace(ref.poradi):
  80             slovnik[x], slovnik[y] = slovnik[y], slovnik[x]
  81             nova_vzdalenost = vzdalenost(
  82                      nova_tabulka(
  83                          substituce(zprava, slovnik),
  84                          ref.abeceda),
  85                      ref.tabulka,
  86                      ref.abeceda)
  87             if  nova_vzdalenost < vzdal:
  88                 vzdal = nova_vzdalenost
  89                 break
  90             else:
  91                 slovnik[x], slovnik[y] = slovnik[y], slovnik[x]
  92     return slovnik, vzdal
  93
  94
  95 def desifruj(zprava, mezery=True):
  96     """Vrati vysledek pokusu dekodovat zpravu Jakobsenovym algoritmem."""
  97     if mezery:
  98         soubor = open('ref')
  99     else:
 100         soubor = open('bref')
 101     ref = pickle.load(soubor)
 102     soubor.close()
 103     slovnik, _ = jakobsen(ocesat(zprava, mezery), ref)
 104     return '\n'.join([''.join(substituce(zprava, slovnik)),
 105                       ' '.join(ref.abeceda),
 106                       ' '.join([slovnik[c] for c in ref.abeceda])])