如何基于原密钥与sorted方法还原排序列的换位密码

加密逻辑回顾 #

我们的任务是实现一种基于密钥列排序的换位密码，加密时会将矩阵列按密钥字符的字典序重新排列。以下是完整加密流程示例：

原始矩阵（密钥：Banner） #

|     B    |     A    |     N    |     N    |     E    |     R    | <== 原始密钥
-------------------------------------------------------------------
|     F    |     L    |     A    |     M    |     I    |     N    |
|     G    |     O    |     _    |     I    |     S    |     _    |
|     A    |     _    |     B    |     I    |     R    |     D    |

按密钥字母序重排后的矩阵 #

|     A    |     B    |     E    |     N    |     N    |     R    | <== 字母序排序后的密钥
-------------------------------------------------------------------
|     L    |     F    |     I    |     A    |     M    |     N    |
|     O    |     G    |     S    |     _    |     I    |     _    |
|     _    |     A    |     R    |     B    |     I    |     D    |

最终密文 #

按列从上到下、从左到右读取矩阵，得到密文：

LO_FGAISRA_BMIIN_D

加密代码片段 #

以下是实现上述加密逻辑的Python代码（number_of_columns 为密钥长度）：

cipher_key_order = sorted(range(len(cipher_key)) , key=lambda alphabet: cipher_key[alphabet])
i = 0
encrypted_matrix = [[" " for column in range(0, number_of_columns)] for row in range(0, number_of_rows)]
for col in range(number_of_columns):
    for row in range(number_of_rows):
        encrypted_matrix[row][col] = original_matrix[row][cipher_key_order[i]]
    i += 1

核心问题 #

给定原加密密钥，如何在不将密钥持久化存储到代码或设备本地的前提下，优先使用sorted()等方法将加密后的矩阵列还原至原始位置？

解决方案 #

要还原列的原始顺序，核心是推导加密时列排序的逆映射关系——即从“排序后的列索引”回溯到“原始列索引”的对应规则。

1. 生成加密时的列排序映射 #

加密时，cipher_key_order是原始列索引按密钥字符排序后的结果。以密钥Banner（小写为banner）为例，索引0-5对应字符b,a,n,n,e,r，排序后的索引顺序为[1,0,4,2,3,5]（字符顺序：a(1) < b(0) < e(4) < n(2) < n(3) < r(5)）。

2. 推导解密用的逆映射 #

通过对加密时的排序结果再次排序，并记录原始位置，即可得到逆映射：

# 临时获取密钥生成解密用的列顺序（密钥仅临时使用，不存储）
decipher_order = sorted(range(len(cipher_key)), key=lambda x: cipher_key_order[x])

比如上述例子中，cipher_key_order = [1,0,4,2,3,5]，对其索引排序后，得到的decipher_order为[1,0,3,4,2,5]——这就是将加密矩阵列还原回原始顺序的索引规则。

3. 还原原始矩阵 #

利用decipher_order重新排列加密矩阵的列，即可得到原始矩阵：

# 假设encrypted_matrix为加密后的矩阵
decrypted_matrix = [[" " for _ in range(number_of_columns)] for _ in range(number_of_rows)]
for col in range(number_of_columns):
    original_col = decipher_order[col]
    for row in range(number_of_rows):
        decrypted_matrix[row][col] = encrypted_matrix[row][original_col]

关键说明 #

• 密钥仅在生成映射时临时使用，无需持久化存储到代码或设备中；
• 全程依赖sorted()函数完成映射的生成与逆推，完全符合需求。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Flamingoboski