学习python基础班结束test：凯撒加密法，利用字母移位来加密字母。现在要求实现这样的一个加密和解密的类

一、凯撒加密法原理

利用字母移位来加密字母，空格、标点及特殊字符不加密。
用0~25数字与26个英文字母一一对应，如下图：

这是凯撒密码手动加密工具——加密条，没加密时明文的A与密文A（数字0）是对齐的，如果将明文字母移位4（以下称为**key）后，来加密这条信息“Today”。
上图向右移4位后的对应关系如下：

此时明文中的‘A’移到了数字4的位置，A加密成了E，将明文信息“Today”对照密文对应的字母，结果为“XSHEC”。
解密的话，要先知道**（移位的值），再将明文中的A移到对应的数字上，将密文上的字母与明文对照即可。
以上，就是凯撒加密法的原理了。

下面，利用编程来实现这样的功能。
【思路】有两种方式来编写程序：一是直接利用字母对应的索引取值；二是利用字母对应的ASC码值。总之都是将字母转成对应的数字，再与移位值进行加减，从而实现其加密或解密。

二、利用Python编程来实现凯撒加密法

一）利用字母对应的索引值来编写

【思路】1）只加密字母，要取得明文字母的索引值，首先要定义带26个字母的字母库letters；2）利用find函数在字母库letters中找到对应的索引值；3）索引值加上**就得到了密文的索引值，通过这个索引值在字母库中找到对应的字母；4）因此需要定义一个空字符串来容纳加密后的新信息；5）还有两个问题要处理：加密时索引值和**的和超过26的情况，解密时其差小于零的情况。从上面的图片可以看出，和值超过26时则减掉26（字母库的长度），差值小于零时则加上26即可。
**由于学习python时间尚短，对于类和函数的编写还不是很熟悉，所以我会先写一般的代码，然后再转写成函数和类，这个过程还是很有意思的。

'''CaesarCipher'''
letters = 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ' #定义字母库
mode = input('请选择模式\n***1—加密***\n***2—解密***\n:')
key = int(input('请输入**（0~25）：')) #将输入的字符串转化为整数
message = input('请输入你要处理的信息\n:').upper() #将输入的信息全部转换成大写。如果字母库中是小写字母的话，这里就全部转为小写
new = ''
for i in message:
    if i in letters:  #如果是字母的话
        num = letters.find(i) #在字母库中找到明文字符对应的索引值
        if mode == '1':
            num += key  #加密。即num= num + key
        elif mode == '2':
            num -= key  #解密
        if num >= len(letters): #也可将len(letters)改为26，因为字母库长度为26
            num = num - len(letters)
        elif num < 0:
            num = num + len(letters)
        new = new + letters[num]
    else:  #如果不是字母的话
        new = new + i
print('结果为：', new)

运行后结果如下：

下面是根据上面代码改写的类：

class CaesarCipher():
    '''凯撒密码'''            
        
    def encrypt(self, key):  #加密，调用时需要传入**
        letters ='ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ'
        result = ''
        message =  input('在此输入你想加密的信息：').upper() #输入的信息变为大写        
        for i in message:            
            if i in letters:  #如果字符是字母的话
                num = letters.find(i)   
                num += key
                if num >= len(letters): #如果值大于等于26
                    num =num -len(letters)                             
                result += letters[num]
            else:    #如果字符不是字母的话，则不转换
                result += i            
        return result

    def decrypt(self, key):   #解密，调用时需要传入**
        letters ='ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ'
        result = ''
        message =  input('在此输入你想解密的信息：').upper()
        for i in message:
            if i in letters:
                num = letters.find(i)
                num -= key
                if num < 0:
                    num = num + len(letters)
                result += letters[num]
            else:
                result +=  i
        return result

c = CaesarCipher()  #实例化

运行结果如下：

二）利用ASC码来编写程序

【思路】和上面一样，只是由于所利用到字母的ASC码值和上面的情况不一样，这里移位后数值可能超过121或小于65（如下图遍历出的26个字母，其大小写各自的ASC码值），而且大小写的ASC码值也不一样。
1）针对移位后的数据可能超出ASC码值的范围，可以采取取余的方式，即移位后的数字除以26取余数。（为什么是26，因为a~z是26个字母呀！）
2）对于大小写的ASC码值不一样，可以如前面的操作，将需要加密或解密的信息全部转成大写或小写；另外一个方法是在代码里增加一条判断语句就可以了。
同样，还是先写一般代码：

mode = input('请选择模式\n***1—加密***\n***2—解密***\n:')
key = int(input('请输入**（0~25）：')) #将输入的**字符串转化为整数
message = input('请输入你要处理的信息\n:') 
new = ''
for i in message:
    if mode == '1':        
        if i >= 'a' and i <= 'z': #如果字符是小写字母的话
            new += chr(ord('a') + (ord(i) - ord('a') + key) % 26)
        elif i >= 'A' and i<= 'Z':  #如果字符是大写字母的话
            new += chr(ord('A') + (ord(i) - ord('A') + key) % 26)
        else:  #如果字符不是字母的话,则不需要加密
            new += i
    if mode == '2':
        if i >= 'a' and i <= 'z': 
            new += chr(ord('a') + (ord(i) - ord('a') - key) % 26)
        elif i >= 'A' and i<= 'Z':  
            new += chr(ord('A') + (ord(i) - ord('A') - key) % 26)
        else:  
            new += i 
print('结果为：', new)

运行结果如下图：

【自定义函数-1】

def encrypt(key):
    new = ''
    message = input('请输入你要加密的信息\n:')
    for i in message:
        if i >= 'a' and i <= 'z': 
            new += chr(ord('a') + (ord(i) - ord('a') + key) % 26)
        elif i >= 'A' and i<= 'Z':  
            new += chr(ord('A') + (ord(i) - ord('A') + key) % 26)
        else:  
            new += i
    return new

def decrypt(key):
    new = ''
    message = input('请输入你要解密的信息\n:')
    for i in message:
        if i >= 'a' and i <= 'z': 
            new += chr(ord('a') + (ord(i) - ord('a') - key) % 26)
        elif i >= 'A' and i<= 'Z':  
            new += chr(ord('A') + (ord(i) - ord('A') - key) % 26)
        else:  
            new += i
    return new

运行结果如下：

【自定义函数-2】自动运行的方式，但此时结果的输出不能用return，而要用print函数

def encrypt():
    new = ''
    message = input('请输入你要加密的信息\n: ')
    for i in message:
        if i >= 'a' and i <= 'z': 
            new += chr(ord('a') + (ord(i) - ord('a') + key) % 26)
        elif i >= 'A' and i<= 'Z':  
            new += chr(ord('A') + (ord(i) - ord('A') + key) % 26)
        else:  
            new += i
    print('结果为：', new)
    print('<<<<<<<<<<<<<\n')

def decrypt():
    new = ''
    message = input('请输入你要解密的信息\n: ')
    for i in message:
        if i >= 'a' and i <= 'z': 
            new += chr(ord('a') + (ord(i) - ord('a') - key) % 26)
        elif i >= 'A' and i<= 'Z':  
            new += chr(ord('A') + (ord(i) - ord('A') - key) % 26)
        else:  
            new += i
    print('结果为：', new)
    print('<<<<<<<<<<<<<\n')

while True:
    key = int(input('请输入**（0~25）：'))
    if key not in range(0, 26):
        print('**超出范围')
        break
    print('\n****1:加密****\n****2:解密****')
    mode = input('请选择：')    
    if mode == '1':
        encrypt()
    elif mode == '2':
        decrypt()
    else:
        print('选择有误')
        break

运行后结果如下：