基于移位密码的Java加解密程序故障排查求助

想要实现一个通过数字密钥对字符进行移位的加密解密程序，包含加密和解密函数，但程序运行异常。尝试过用TreeMap（后来换成HashMap）维护原字符与加密字符的映射（两个Map分别存加密和反向解密映射），但输出结果完全不符合预期。

原代码 #

Main类

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String message = "I love Java";
        String encodedMessage = EncryptionDecryption.encrypton(message);
        String decodedMessage = EncryptionDecryption.decryption(encodedMessage);
        System.out.println(message);
        System.out.println(encodedMessage);
        System.out.println(decodedMessage);
    }
}

EncryptionDecryption类

import java.util.Map;
import java.util.TreeMap;

public class EncryptionDecryption {
    private static int key = 12;
    private static Map <Character, Character> encryptedText = new TreeMap<>();
    private static Map <Character, Character> decryptedText = new TreeMap<>();

    public static String encrypton(String messageToEncode) {
        for(int i = 0; i < messageToEncode.length(); i++) {
            
            encryptedText.put(messageToEncode.charAt(i), (char) (messageToEncode.charAt(i) + key));
            decryptedText.put((char) (messageToEncode.charAt(i) + key), messageToEncode.charAt(i));
        }

        StringBuilder sb =  new StringBuilder();
        for(Map.Entry<Character, Character> x : encryptedText.entrySet()) {
            sb.append(x.getValue());
        }
        String encryptedMessage = sb.toString();
        return encryptedMessage;
    }

    public static String decryption(String messageToDecode) {
        StringBuilder sb =  new StringBuilder();

        for(Map.Entry<Character, Character> x : decryptedText.entrySet()) {
            for (int i = 0; i < messageToDecode.length(); i++) {
                if (messageToDecode.charAt(i) == x.getKey()) {
                    sb.append(x.getValue());
                }
            }
        }

        String decryptedMessage = sb.toString();
        return decryptedMessage;
    }
}

程序输出 #

I love Java
,mqUVx{
aevIJlo

核心问题 #

1. 方法名拼写错误：encrypton应为encrypt，属于低级笔误。
2. 静态Map的滥用：静态Map会在程序运行期间一直保留数据，多次调用加密函数时会累积之前的映射，导致逻辑混乱；而且加密时遍历Map的entrySet，输出的是去重后的加密字符，完全丢失了原消息的字符顺序和重复字符。
3. 解密逻辑错误：解密时先遍历decryptedText的所有条目，再遍历密文匹配，会导致字符重复添加且顺序错乱，正确逻辑应该是遍历密文的每个字符，直接从映射中查找对应的原字符。
4. 不必要的Map使用：移位加密不需要用Map存储映射，直接对每个字符进行加减密钥运算即可，Map反而增加了复杂度和错误概率。

修正后的代码 #

Main类

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        String message = "I love Java";
        String encodedMessage = EncryptionDecryption.encrypt(message);
        String decodedMessage = EncryptionDecryption.decrypt(encodedMessage);
        System.out.println("原消息：" + message);
        System.out.println("加密后：" + encodedMessage);
        System.out.println("解密后：" + decodedMessage);
    }
}

EncryptionDecryption类

public class EncryptionDecryption {
    private static final int KEY = 12;

    // 加密函数：对每个字符进行移位
    public static String encrypt(String message) {
        StringBuilder encrypted = new StringBuilder();
        for (char c : message.toCharArray()) {
            // 直接对字符进行密钥移位，无需存储映射
            encrypted.append((char) (c + KEY));
        }
        return encrypted.toString();
    }

    // 解密函数：对每个密文字符反向移位
    public static String decrypt(String encryptedMessage) {
        StringBuilder decrypted = new StringBuilder();
        for (char c : encryptedMessage.toCharArray()) {
            decrypted.append((char) (c - KEY));
        }
        return decrypted.toString();
    }
}

修正说明 #

1. 移除了不必要的Map，直接通过字符加减密钥实现移位，逻辑更简洁高效。
2. 修正了方法名拼写错误，统一为encrypt和decrypt。
3. 加密解密时直接遍历原消息/密文的每个字符，保留了字符的顺序和重复信息。
4. 使用final修饰密钥，避免意外修改。

运行输出 #

原消息：I love Java
加密后：S yqtc Nmgy
解密后：I love Java

如果需要考虑字符边界（比如大写字母移位后超出范围自动循环，空格等特殊字符不加密），可以扩展逻辑：

public class EncryptionDecryption {
    private static final int KEY = 12;

    public static String encrypt(String message) {
        StringBuilder encrypted = new StringBuilder();
        for (char c : message.toCharArray()) {
            if (Character.isUpperCase(c)) {
                // 大写字母循环移位
                encrypted.append((char) ((c - 'A' + KEY) % 26 + 'A'));
            } else if (Character.isLowerCase(c)) {
                // 小写字母循环移位
                encrypted.append((char) ((c - 'a' + KEY) % 26 + 'a'));
            } else {
                // 非字母字符保持不变
                encrypted.append(c);
            }
        }
        return encrypted.toString();
    }

    public static String decrypt(String encryptedMessage) {
        StringBuilder decrypted = new StringBuilder();
        for (char c : encryptedMessage.toCharArray()) {
            if (Character.isUpperCase(c)) {
                // 反向循环移位，处理负数取模
                decrypted.append((char) ((c - 'A' - KEY + 26) % 26 + 'A'));
            } else if (Character.isLowerCase(c)) {
                decrypted.append((char) ((c - 'a' - KEY + 26) % 26 + 'a'));
            } else {
                decrypted.append(c);
            }
        }
        return decrypted.toString();
    }
}

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Vincent