信息安全算法设计实验报告

PAGE15-实验总成绩：实验总成绩：——————————————————————————装订线—————————————————————————————————报告份数报告份数：信息安全算法设计实验报告专业班级：学生姓名：学号(班内序号):年月日【实验内容】根据题目的要求，编程实现相关信息安全的基本算法，编程语言不限。【实验时间和地点安排】时间：课内上机时间地点：信息安全实验室指导老师：XX【实验题目及要求】（一）DNA序列1.输出附件DNA.txt文件中每种DNA碱基三联体的个数。从AAA到TTT,一共64种三联体。2.算法代码：

#include<stdio.h>#include<stdlib.h>#include<time.h>intmain(){ intA[4][4][4]={0}; intd[3]; charr[4]={'A','C','G','T'}; intindex; inti,j,k,m; FILE*fp; doublestart,finish; charch; intisLEGAL[256];//对可能出现的ASCII符号判断并求值,一身二任 start=clock(); for(i=0;i<256;i++) isLEGAL[i]=-1; //以下是合法值映射,非法值映射到-1上 isLEGAL['A']=0; isLEGAL['C']=1; isLEGAL['G']=2; isLEGAL['T']=3; fp=fopen("DNA.txt","r"); m=0; ch=fgetc(fp); while(ch!=EOF) { index=isLEGAL[ch]; if(index>-1) { d[m]=index; ++m; } if(m==3) { ++A[d[0]][d[1]][d[2]]; m=0; } ch=fgetc(fp); } for(i=0;i<4;++i) for(j=0;j<4;++j) for(k=0;k<4;++k) printf("%c%c%c:%d\t",r[i],r[j],r[k],A[i][j][k]); fclose(fp); printf("\n"); finish=clock(); printf("时间:%.3fms",finish-start); return0;}3.实验结果：4．实验心得：通过这次实验，我体会到做完测试实验并非不容易成功，遍历算法对实验的影响，处理文件的速度不一样。我曾经用ifelseif和switch来用来判断，发现ifelse竟然比switch运行的时间快。所以在判断ifelse-if和switch的运行速度的时候不能单纯说谁快谁慢。随后听老师用以上的的映射后，其中判断的跳转很简单。这种映射的方法能很快速的解决多路分支的问题。（二）二维求和问题

1.设已定义某int型二维向量a，且对其任意元素a[i][j]赋值为i*j+j+1，则求部分和s[i][j]=。2.实验代码#include<iostream>#include<vector>#include<iomanip>usingnamespacestd;usingstd::vector;voidperfixsum(constvector<vector<int>>&A,vector<vector<int>>&S,constintu,constintv){ inti; S=A; for(i=0;i<u;i++) for(intj=1;j<v;j++) S[i][j]+=S[i][j-1]; for(i=1;i<u;i++) for(intj=0;j<v;j++) S[i][j]+=S[i-1][j];}voidmain(){ intu,v,sum=1; cout<<"请输入矩阵的行列"<<endl; cin>>u>>v; vector<vector<int>>a(u); vector<vector<int>>s(u); for(size_ti=0;i<u;i++) { a[i].resize(v); for(size_tj=0;j<v;j++) a[i][j]=sum++; } perfixsum(a,s,u,v); for(i=0;i<u;i++) { for(size_tj=0;j<v;j++) cout<<setw(5)<<s[i][j]; cout<<endl; }}3.实验结果4．实验心得通过这次实验，我个人得到不少收获，培养综合应用相关知识来解决测试问题的基础理论,培养在实践中研究问题，分析问题和解决问题的能力。因为做的是2维的，只是在一维求和的基础上，把n行的数加上n-1行的数，就得到了，第n行的数据。（三）随机行走1.我们面对一个有许多小瓷砖拼起来的三角形区域，每块是边长为一的等边三角形，K只小虫在此区域内随机行走，小虫可以停留在原来的区域内，也可以走到与原来相邻的三个区域内，即共有四种选择。每次模拟过程中，小虫需要多少步才能把整个区域走完，若能走遍，输出每只小虫到小瓷砖的次数，若不能走遍，说出理由。2.实验代码#include<vector>#include<ctime>#include<iostream>#include<iomanip>usingstd::vector;usingnamespace::std;main(){ inti,j,n,flag=1,p,q; intdata; cout<<"请输入阶数"<<endl; cin>>n; vector<vector<int>>mat(n);//2维向量 for(i=0;i<n;i++) { mat[i].resize(2*i+1); for(j=0;j<2*i+1;j++) mat[i][j]=0; } mat[0][0]=1; i=0;j=0; srand((unsigned)time(NULL));//随机数 while(flag) { data=rand()%4; switch(data) { case0:mat[i][j]++;break;//在原地 case1:{ j--;//左移 if(j<0)//发生越界回到原来的地方 {j++;} mat[i][j]++;break; } case2:{ j++;//右移 if(j>2*i)j--; mat[i][j]++;break; } case3: { if(!(j%2))//j为偶数是上三角形,下移 {i++,j++; if(i>=n) {i--;j--;} } else { i--,j--; if(i<0) {i++;j++;} } mat[i][j]++; } } flag=0; for(p=0;p<n;p++) { for(q=0;q<2*p+1;q++) if(mat[p][q]==0) {flag=1;p=n;q=2*p;} } } for(i=0;i<n;i++) { for(j=0;j<2*i+1;j++) cout<<setw(4)<<mat[i][j]; cout<<endl; }}3.实验结果4.实验心得在做实验前，一定要将课本上的知识吃透，因为这是做好实验的基础，否则就会使实验难度加大，浪费做实验的时间。这次没有考虑算法的时间。这种用时间的为种子的随机数是真正的随机数，在实验中的跳转，没有想到好的映射的方法，所以选用了switch。实验中，小虫碰壁时也就是小虫移动位置在向量外，视为没有移动。最主要是要写出每个数字所对应的下边移动的方向。向量也比用数组方便，和节约资源。（四）幻方

1.所谓幻方，就是一个n行n列的正方形，共有n2个格子，将1、2、3、……、n2这些数字放到这些格子里，使其每行的和、每列的和及两条对角线的和都是一个相同的数S，S称为幻和。找到所有的符合条件的幻方。2.实验代码#include<iostream>#include<vector>#include<ctime>#include<iomanip>usingstd::vector;usingnamespace::std;intn;voidpermute(vector<int>&a,intk){ size_ti;//计数变量 intswapTemp;//交换首元素暂时存变量 intconstsum=n*(1+n*n)/2; intsum1=0; if(k==a.size()) //到终止条件，则在屏幕上输出某一个排列 { for(i=0;i<n;i++)//斜向 {sum1+=a[i*n+i];} if(sum!=sum1) return; for(i=0;i<a.size();i++) { cout<<setw(3)<<a[i]; if((i+1)%n==0) cout<<endl; } cout<<endl; } else//未到终止条件，用轮换首元素的方式继续递归 for(i=k;i<a.size();i++) { //先把首元素a[k]与后面的元素交换 swapTemp=a[k]; a[k]=a[i]; a[i]=swapTemp; if((k+1)%n==0)//横向 { for(inti=0;i<n;i++) sum1+=a[k-i]; if(sum!=sum1) {sum1=0;gotoloop;} sum1=0; } if(k>=n*(n-1))//纵向 { intm=k-n*(n-1); for(inti=0;i<n;i++) sum1+=a[k-i*n]; if(sum!=sum1) {sum1=0;gotoloop;} sum1=0; } if(k==n*(n-1))//对角线 {for(inti=0;i<n;i++) sum1+=a[(i+1)*(n-1)]; if(sum!=sum1) {sum1=0;gotoloop;} sum1=0; } //用递归产生此情况下的排列 permute(a,k+1); //再把首元素换回来以进行下次交换loop: swapTemp=a[k]; a[k]=a[i]; a[i]=swapTemp; }}intmain(){ clock_tstart,finish; doubleduration; cout<<"请输入阶数"<<endl; cin>>n; vector<int>data(n*n); for(size_ti=0;i<data.size();i++) data[i]=i+1; start=clock(); permute(data,0); finish=clock(); duration=(double)(finish-start)/CLOCKS_PER_SEC; printf("%fseconds\n",duration); return0;}3.实验结果4阶耗时太长，没有给出结果4.实验心得及思路在实验过程中我受益匪浅，运用permute来实现对n*n个元素的全排列，在选择的时候采用的是排列好n个元素时，判断这一行的元素和是否是幻和。如果不是就跳过下面所有以这n个元素为头的排列。在一列排好后也是同样的验证方法。有个特殊的点就是负对角线，我也加了一个判断。程序中不足的地方就是，前两种判断最多有一种会执行，最后一个在一个排列中只会执行一次，所以可以改进至一个选择而不是三种判断。另外本代码中，用到了goto语句实现了跳过错误的排列，曾经想过在permute(a,k