Практическая работа №11

Разработка программ шифрования: шифр Цезаря и шифр Атбаш

Цель работы: Изучить принципы простейших символьных алгоритмов шифрования, освоить работу со строками и символами в C++, а также реализовать два классических шифра: шифр Цезаря и шифр Атбаш.

Основные теоретические положения

1. Шифр Цезаря

Шифр Цезаря — один из самых простых и древних методов шифрования. Каждая буква текста заменяется на букву, расположенную через определённое число шагов в алфавите.

Например, при сдвиге shift = 3:

A → D
B → E
C → F
...
X → A
Y → B
Z → C

Сдвиг может быть положительным и отрицательным. Шифр применяется отдельно для заглавных и строчных букв. Цифры, пробелы и знаки остаются неизменными.

2. Шифр Атбаш

Шифр Атбаш — моноалфавитная замена, где каждая буква отображается в «зеркальную»:

A ↔ Z
B ↔ Y
C ↔ X
...

Этот шифр симметричен — операция шифрования совпадает с дешифрованием.

Работа со строками и символами в C++

Для обработки символов используются их ASCII-коды:

'A'..'Z' — диапазон 65–90
'a'..'z' — диапазон 97–122

Размер сдвига регулируется операциями:

(char)('A' + (c - 'A' + shift + 26) % 26)

Алгоритмы реализации

1. Алгоритм шифра Цезаря

Пройти по каждому символу строки.
Если символ — буква латиницы:
- определить, находится ли он в 'A'..'Z' или 'a'..'z',
- применить формулу циклического сдвига.
Иначе — оставить символ без изменений.
Собрать результат в строку.

2. Алгоритм шифра Атбаш

Для каждой буквы:

если заглавная:
```
newChar = 'Z' - (c - 'A')
```
если строчная:
```
newChar = 'z' - (c - 'a')
```

Все не-буквы остаются без изменений.

Пример реализации (C++): Псевдокод

string encryptCaesar(const string& text, int shift) {
    // цикл по символам
    // проверка диапазонов A..Z, a..z
    // циклический сдвиг
}

string decryptCaesar(const string& text, int shift) {
    // сдвиг в обратную сторону
    return encryptCaesar(text, -shift);
}

string atbash(const string& text) {
    // для каждой буквы зеркальное отображение
}

Общие требования

Написать программу на языке C++.
Реализовать две функции для шифра Цезаря:
- encryptCaesar
- decryptCaesar
Реализовать функцию:
- atbash
Шифрование должно корректно обрабатывать:
- буквы латинского алфавита (A–Z, a–z),
- любой целый сдвиг (в том числе отрицательный),
- остальные символы должны сохраняться.
Выводить:
- исходный текст,
- зашифрованный текст,
- расшифрованный текст,
- результат шифра Атбаш.

Задания для выполнения

Базовый уровень

№	Задача	Описание
1	Шифрование Цезаря	Реализуйте функцию `encryptCaesar()`, принимающую строку и величину сдвига и возвращающую зашифрованную строку.
2	Дешифрование Цезаря	Реализуйте функцию `decryptCaesar()`, использующую обратный сдвиг.
3	Интеграция	Пользователь вводит текст и сдвиг. Программа выводит: зашифрованный текст и расшифрованный обратно.

Повышенный уровень

№	Задача	Описание
4	Шифр Атбаш	Реализуйте функцию `atbash()`. Выполните шифрование введённого текста.
5	Сравнение шифров	Выведите в консоль сравнение: исходный → Цезарь → Атбаш.

Контрольные вопросы

Чем отличаются моноалфавитные и полиалфавитные шифры?
В чём преимущество и в чём слабость шифра Цезаря?
Почему шифр Атбаш является полностью симметричным?
Что происходит с символами, не являющимися буквами алфавита?
Как обработать отрицательный сдвиг в шифре Цезаря?