Python für Kids

320

Wörterbücher, Dateien und der alte Cäsar

Kapitel

12

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Da das nicht endlos so weitergehen kann, solltest du nun noch eine Ab-

bruchmöglichkeit einbauen, falls dem Benutzer sein Passwort gerade nicht

einfällt. (Ich hoffe, diese Situation kommt dir nicht bekannt vor!) Beispiel:

Abbruch nach drei Abfragen

(passwort02.py)

. Oder: Abbruch, wenn eine

der beiden Eingaben leer ist.

Verschlüsseln

Verschlüsselung von Texten und von Daten ist heute eine ganz wichtige

und ziemlich komplizierte Sache. Aber schon vor 2000 Jahren wurden Ver-

fahren ersonnen, um Nachrichten zu verschlüsseln. Eines der ältesten und

bekanntesten ist der so genannte Cäsar-Code, den Julius Cäsar verwendet

hat, um militärische Nachrichten vor seinen Feinden im Gallischen Krieg

geheim zu halten.

Wir werden jetzt erkunden, wie man mit Python Texte nach Cäsars Verfah-

ren verschlüsseln kann. In diesem Abschnitt entwickeln wir kein Programm,

das diese Verschlüsselung vornimmt. Wir erforschen jedoch alle Bestandtei-

le, die so ein Programm braucht. Vielleicht hast du danach Lust, selbst ein

derartiges Programm zu entwickeln.

Ich finde, dass das eine gute Gelegenheit ist, einmal selbstständig ein et-

was umfangreicheres Programm zu entwerfen und zu erstellen.

Bevor wir mit einer interaktiven Sitzung mit der IDLE

(P

YTHON

GUI) begin-

nen, muss ich dir jedoch erklären, wie das Verschlüsselungsverfahren mit

dem Cäsar-Code geht:

Der Cäsar-Code

Beim Verschlüsselungsverfahren des Cäsar-Codes wird jeder Buchstabe

eines gegebenen so genannten

Klartextes

durch einen anderen Buchstaben

ersetzt. Dadurch entsteht der

Geheimtext

. Entscheidend ist nun die Erset-

zungsvorschrift, die angibt, welcher Buchstabe durch welchen ersetzt wer-

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Verschlüsseln

den soll. Beim Cäsar-Code ist diese Vorschrift sehr einfach. Sie wird durch

die Angabe des Buchstaben, der das a ersetzen soll, festgelegt. Wenn bei-

spielsweise a durch g ersetzt werden soll, ergibt sich die Ersetzungsvor-

schrift für die anderen Buchstaben aus Folgendem:

a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z

g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z a b c d e f

Jeder Buchstabe im Klartext wird durch den darunter stehenden ersetzt,

also zum Beispiel i durch o oder u durch a. Es ist nahe liegend, diese Erset-

zungsvorschrift durch ein Dictionary folgender Art zu beschreiben:

code = { "a":"g", "b":"h", "c":"i", ... }

und so weiter.

Wir werden also zuerst eine Funktion entwickeln, die uns zu einem gege-

benen Startbuchstaben, der das a ersetzt, das zugehörige Code-Wörterbuch

zurückgibt:

>

Mach mit:

>>> klar = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"

>>> len(klar)

26

Strings haben eine Methode

index()

, mit der du feststellen kannst, als

wievieltes Zeichen (mit dem nullten beginnend!) ein bestimmter Buchstabe

in dem String vorkommt.

>>> klar.index("a")

0

>>> klar.index("e")

4

>>> klar.index("z")

25

Klar!

>>> i = klar.index("g")

>>> i

6

Wir müssen das Klartextalphabet zerschnipseln und umordnen, um zum

Geheimtextalphabet zu gelangen. Versuche es mit »Scheiben«:

>>> klar[i:]

'ghijklmnopqrstuvwxyz'

>>> klar[:i]

'abcdef'

>>> geheim = klar[i:]+klar[:i]

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Wörterbücher, Dateien und der alte Cäsar

Kapitel

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>>> geheim

'ghijklmnopqrstuvwxyzabcdef'

>>> klar

'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'

Schön! Jetzt haben wir schon das da stehen, was ich dir oben zur Erklärung

des Cäsar-Codes aufgeschrieben habe. Konstruieren wir nun einmal Stück

für Stück unser Code-Wörterbuch:

>>> code = {}

>>> code["a"] = "g"

>>> code["b"] = "h"

>>> code

{'a': 'g', 'b': 'h'}

Das wirst du kaum so für jeden Buchstaben hinschreiben wollen. Nimm

also einen Index

j

:

>>> j = 2

>>> klar[j]

'c'

>>> geheim[j]

'i'

>>> code[klar[j]] = geheim[j]

>>> code

{'a': 'g', 'c': 'i', 'b': 'h'}

Dies lässt sich doch für alle

j

von 0 bis 25 automatisieren:

>>> code = {}

>>> for j in range(26):

code[klar[j]] = geheim[j]

>>> code

{'a': 'g', 'c': 'i', 'b': 'h', 'e': 'k', 'd': 'j', 'g': 'm',

'f': 'l', 'i': 'o', 'h': 'n', 'k': 'q', 'j': 'p', 'm': 's',

'l': 'r', 'o': 'u', 'n': 't', 'q': 'w', 'p': 'v', 's': 'y',

'r': 'x', 'u': 'a', 't': 'z', 'w': 'c', 'v': 'b', 'y': 'e',

'x': 'd', 'z': 'f'}

Etwas durcheinander zwar – das kennen wir ja schon von Dictionaries –,

aber alles wie gewünscht da. Machen wir daraus eine Funktion! (Wenn dir

das lieber ist, kannst du die folgende Funktionsdefinition auch gleich in ein

Editor-Fenster der IDLE schreiben.) Sie soll zu jedem Klartextbuchstaben

den zugehörigen Cäsar-Code erzeugen: