分组加密器（encryption）

　　题解点这里

#include<map>

#include<stack>

#include<vector>

#include<cstdio>

#include<iostream>

#define debug(x) cerr<<#x<<" "<<x<<endl;

using namespace std;

typedef long long ll;

typedef unsigned long long ull;

const int PLEN=;

const int SLEN=;

struct ptable_type{

    int input_size,output_size;

    int element[PLEN];

    inline void Read(){

        scanf("%d%d",&input_size,&output_size);

        for(int i=;i<output_size;i++) scanf("%d",element+i);

    }

};

struct sbox_type{

    int input_size,output_size;

    int element[<<SLEN];

    inline void Read(){

        scanf("%d%d",&input_size,&output_size);

        for(int i=;i<(<<input_size);i++) scanf("%d",element+i);

    }

};

struct lex_type{

    string name;int type;ull value;

    lex_type(string name="",int type=,ull value=):name(name),type(type),value(value){}

};

struct bs_var_type{

    string name;int len;ull value;

    bs_var_type(string name="",int len=,ull value=):name(name),len(len),value(value){}

    vector<bs_var_type*> ch;

};

struct expr_type{

    int id,type;ull value;

    vector<int> bs_varp;

    expr_type *expr1,*expr2;

};

struct gra_type{

    int type,var,value,jmp;

    vector<int> bs_varp;

    expr_type* expr;

    int st,ed;//lex[st] .. lex[ed]

};

int n,m;

ptable_type ptable[];

sbox_type sbox[];

string code;//store all characters of the code

int loop_var[];

vector<bs_var_type> bs_var;

vector<lex_type> lex;

vector<gra_type> gra;

stack<int> loop_pos;

vector<expr_type*> expr_ptr;

void ReadPtable(){

    for(int i=;i<n;i++) ptable[i].Read();

}

void ReadSbox(){

    for(int i=;i<m;i++) sbox[i].Read();

}

void ReadCode(){

    char ch=getchar();

    while(ch!='\n') ch=getchar();

    for(bool meet_end=false;;){

        code+=ch=getchar();

        if(ch=='D') meet_end=true;

        if(ch=='L') meet_end=false;

        if(ch=='\n'&&meet_end) break;

    }

}

int find_bs(string &name){

    for(int i=,sz=bs_var.size();i<sz;i++) if(bs_var[i].name==name) return i;

    return -;

}

char type5[]={'=','+','(',')','[',']','\n'};

string type0[]={"BEGIN","END","P","S","LOOP","ENDLOOP","SPLIT","MERGE"};

void lex_ana(){

    string str;lex_type tmp;

    for(int i=,j,codelen=code.length();i<codelen;str.clear()){

        while(code[i]==','||code[i]==' '||code[i]=='\t') i++;

        str+=code[i++];

        if(str[]>='A'&&str[]<='Z'){//type 0

            while(i<codelen&&code[i]>='A'&&code[i]<='Z') str+=code[i++];

            for(j=;j<;j++) if(str==type0[j]) break;

            tmp.name=str;tmp.type=;tmp.value=j;

            lex.push_back(tmp);

        }

        else if(str[]>='a'&&str[]<='z'){//type 1 or 2

            while(i<codelen&&code[i]>='a'&&code[i]<='z')  str+=code[i++];

            if(str.length()==){//type 1

                lex.push_back(lex_type(str,,str[]-'a'));

            }

            else{//type 2

                j=find_bs(str);

                if(j==-){

                    j=bs_var.size();

                    bs_var.push_back(bs_var_type(str,,));

                }

                lex.push_back(lex_type(str,,j));

            }

        }

        else if(str[]>=''&&str[]<=''){ //type 3

            while(i<codelen&&code[i]>=''&&code[i]<='') str+=code[i++];

            int strl=str.length(); ull x();

            for(j=;j<strl;j++) x=x*+str[j]-'';

            lex.push_back(lex_type(str,,x));

        }

        else if(str[]=='\"'){   //type 4

            while(i<codelen&&code[i]>=''&&code[i]<='') str+=code[i++];

//            str+=code[i++]);

            i++;

            int strl=str.length();ull x=;

            for(j=;j<strl;j++) x=(x<<)|str[j]-'';

            lex.push_back(lex_type(str,,x));

        }

        else{    //type 5

            for(j=;j<;j++) if(str[]==type5[j]) break;

            lex.push_back(lex_type(str,,j));

        }

    }

}

void init_bs_var(){

    for(int i=,tmp;lex[i].name!="BEGIN";i+=){

        tmp=lex[i].value;

        bs_var[tmp].len=lex[i+].value;

        bs_var[tmp].value=;

    }

}

void get_bs_var(int l,int r,ull& value,vector<int>& bs_varp){

    value=lex[l].value;

    for(int i=l + ;i<r;i+=){

        if(lex[i+].type==) bs_varp.push_back((int)(lex[i+].value)-);  // 0..25 -> -26..-1

        else bs_varp.push_back(lex[i+].value); // 0..63

    }

}

expr_type* generate_expr(int l,int r){

    expr_type* ptr=new expr_type;

    ptr->id=expr_ptr.size();

    expr_ptr.push_back(ptr);

    ptr->expr1=NULL;ptr->expr2=NULL;ptr->value=;

    int i=l;

    for(int num=;i<=r;i++){

        if(lex[i].name=="(") num++;

        if(lex[i].name==")") num--;

        if(lex[i].name=="+"&&num==) break;

    }

    if(i<=r){

        ptr->type=;

        ptr->expr1=generate_expr(l,i-);

        ptr->expr2=generate_expr(i+,r);

        return ptr;

    }

    if(lex[l].name=="P"||lex[l].name=="S"){

        if(lex[l].name=="P") ptr->type=;else ptr->type=;

        if(lex[l+].type==) ptr->value=lex[l+].value-;

        else if(lex[l+].type==) ptr->value=lex[l+].value;

        ptr->expr1=generate_expr(l+,r-);

        return ptr;

    }

    if(lex[l].type==){

        ptr->type=;

        ptr->value=lex[l].value;

        return ptr;

    }

    if(lex[l].type==){

        ptr->type=;

        get_bs_var(l,r,ptr->value,ptr->bs_varp);

        return ptr;

    }

}

void generate_gra(int l,int r){

    gra_type tmp;

    tmp.st=l;tmp.ed=r;

    tmp.var=tmp.value=tmp.jmp=;

    tmp.expr=NULL;

    if(lex[l].name=="BEGIN"){

        tmp.type=tmp.value=;

    }

    else if(lex[l].name=="END"){

        tmp.type=;

        tmp.value=;

    }

    else if(lex[l].name=="LOOP"){

        tmp.type=;

        tmp.var=lex[l+].value;

        tmp.value=lex[l+].value;

        tmp.jmp=lex[l+].value;

        loop_pos.push(gra.size());

    }

    else if(lex[l].name=="ENDLOOP"){

        int pos=loop_pos.top();loop_pos.pop();

        tmp.type=;

        tmp.var=gra[pos].var;

        tmp.value=gra[pos].jmp;

        gra[pos].jmp=;

        tmp.jmp=pos+;

    }

    else if(lex[l].name=="SPLIT"){

        tmp.type=;

        tmp.value=lex[r-].value;

        ull beta;

        get_bs_var(l+,r-,beta,tmp.bs_varp);

        tmp.var=beta;

    }

    else if(lex[l].name=="MERGE"){

        tmp.type=;

        ull beta;

        get_bs_var(l+,r-,beta,tmp.bs_varp);

        tmp.var=beta;

    }

    else if(lex[l].type==){   //assignment statement

        int i=l;

        while(i<=r&&lex[i].name!="=") i++;

        tmp.type=;

        ull beta;

        get_bs_var(l,i-,beta,tmp.bs_varp);

        tmp.var=beta;

        tmp.expr=generate_expr(i+,r-);

    }

    gra.push_back(tmp);

}

void gra_ana(){

    int i=,j,sz=lex.size();

    for(i=;lex[i].name!="BEGIN";i++);

    for(;i<sz;i=j+){

        for(j=i;lex[j].name!="\n";j++);

        generate_gra(i,j);

    }

}

void bs_to_num(const string& str,ull& num){

    num=;

    for(int i=,sz=str.length();i<sz;i++) num=(num<<)|str[i]-'';

}

void num_to_bs(const ull& num,string& str,int size=PLEN){

    str.clear();

    for(ull tmp=1ull<<size-;tmp;tmp>>=) if(num&tmp) str+='';else str+='';

}

string int_to_str(int i){

    string str;

    stack<char>s;

    if(i==){str="";return str;}

    if(i<) str+='-',i=-i;

    for(;i>;i/=) s.push((i%)+'');

    while(!s.empty()) str+=s.top(),s.pop();

    return str;

}

bs_var_type* find_bs_varp(ll pos,const vector<int>& bs_varp){

    bs_var_type* ptr=&bs_var[pos];//?????

    for(int i=,sz=bs_varp.size();i<sz;i++){

        int j=bs_varp[i];

        if(j<) j=loop_var[j+];

        ptr=ptr->ch[j];

    }

    return ptr;

}

ull cal_expr(expr_type* ptr){

    if(ptr->type==) return find_bs_varp(ptr->value,ptr->bs_varp)->value;

    else if(ptr->type==) return ptr->value;

    else if(ptr->type==) return cal_expr(ptr->expr1)^cal_expr(ptr->expr2);

    else if(ptr->type==){

        ull tmp=cal_expr(ptr->expr1);

        ll j=ptr->value;

        if(j<) j=loop_var[j+];

        string sin,sout;

        num_to_bs(tmp,sin,ptable[j].input_size);

        for(int i=;i<ptable[j].output_size;i++)

            sout.push_back(sin[ptable[j].element[i]]);

        bs_to_num(sout,tmp);

        return tmp;

    }

    else if(ptr->type==){

        ull tmp=cal_expr(ptr->expr1);

        ll j=ptr->value;

        if(j<) j=loop_var[j+];

        return sbox[j].element[tmp];

    }

}

ull encrypt(ull state,ull key){

    for(int now=;;){

        if(gra[now].type==){

            if(gra[now].value==){   //BEGIN

                bs_var[].value=state;

                bs_var[].value=key;

                for(int i=;i<bs_var.size();i++) bs_var[i].value=;

                now++;

            }

            else return bs_var[].value;  //END

        }

        else if(gra[now].type==){

            bs_var_type* ptr=find_bs_varp(gra[now].var,gra[now].bs_varp);

            ptr->value=cal_expr(gra[now].expr);

            now++;

        }

        else if(gra[now].type==){

            loop_var[gra[now].var]=gra[now].value;

            now++;

        }

        else if(gra[now].type==){

            loop_var[gra[now].var]++;

            if(loop_var[gra[now].var]>gra[now].value) now++;

            else now=gra[now].jmp;

        }

        else if(gra[now].type==){

            bs_var_type* ptr=find_bs_varp(gra[now].var,gra[now].bs_varp);

            int tmp=gra[now].value;

            int chlen=ptr->len / tmp;

            for(int i=;i<tmp;i++){

                bs_var_type* chptr=new bs_var_type;

                chptr->len=chlen;

                chptr->name=ptr->name+"["+int_to_str(i)+"]";

                chptr->value=;

                ptr->ch.push_back(chptr);

            }

            ull beta=(1ull<<chlen)-;

            for(int i=tmp-;~i;i--){

                ptr->ch[i]->value=ptr->value & beta;

                ptr->value=ptr->value>>chlen;

            }

            now++;

        }

        else if(gra[now].type==){

            bs_var_type* ptr=find_bs_varp(gra[now].var,gra[now].bs_varp);

            int tmp=ptr->ch.size();

            int chlen=ptr->len / tmp;

            ptr->value=;

            for(int i=;i<tmp;i++){

                bs_var_type* chptr=ptr->ch[i];

                ptr->value=(ptr->value<<chlen)|chptr->value;

                delete chptr;

            }

            ptr->ch.clear();

            now++;

        }

    }

}

void InitTaskA(){

    scanf("%d%d",&n,&m);

    ReadPtable();

    ReadSbox();

    ReadCode();

}

void SolveTaskA(){

    lex_ana();

    init_bs_var();

    gra_ana();

    int k; ull state,key; string str1,str2;

    scanf("%d",&k);

    for(int i=;i<k;i++){

        cin>>str1>>str2;

        bs_to_num(str1,state);

        bs_to_num(str2,key);

        num_to_bs(encrypt(state,key),str1,bs_var[].len);

        puts(str1.c_str());

    }

}

void taskB_init(){

    code="state(32)\n";

    code += "key(12)\n";

    code += "dkey(16)\n";

    code += "tmp(32)\n";

    code += "BEGIN\n";

    code += "SPLIT(dkey,4)\n";

    code += "SPLIT(key,3)\n";

    code += "dkey[0]=key[0]\n";

    code += "dkey[1]=key[1]\n";

    code += "dkey[2]=key[2]\n";

    code += "dkey[3]=key[0] + key[1] + key[2]\n";

    code += "MERGE(key)\n";

    code += "MERGE(dkey)\n";

    code += "LOOP i 1 16\n";

    code += "dkey=P[2](dkey)\n";

    code += "tmp=state\n";

    code += "SPLIT(state,2)\n";

    code += "SPLIT(tmp,2)\n";

    code += "state[0]=tmp[1]\n";

    code += "tmp[1]=tmp[1] + dkey\n";

    code += "SPLIT(tmp[1],4)\n";

    code += "LOOP j 0 3\n";

    code += "tmp[1][j]=S[0](tmp[1][j])\n";

    code += "ENDLOOP\n";

    code += "MERGE(tmp[1])\n";

    code += "state[1]=tmp[0] + P[0](tmp[1])\n";

    code += "MERGE(state)\n";

    code += "MERGE(tmp)\n";

    code += "dkey=P[1](dkey)\n";

    code += "ENDLOOP\n";

    code += "tmp=state\n";

    code += "SPLIT(state,2)\n";

    code += "SPLIT(tmp,2)\n";

    code += "state[0]=tmp[1]\n";

    code += "state[1]=tmp[0]\n";

    code += "MERGE(state)\n";

    code += "MERGE(tmp)\n";

    code += "END\n";

    n=;

    m=;

    ptable[].input_size=;

    ptable[].output_size=;

    ptable[].input_size=;

    ptable[].output_size=;

    ptable[].input_size=;

    ptable[].output_size=;

    sbox[].input_size=;

    sbox[].output_size=;

    int p0[]={, , , , , , , , , , , , , , , };

    int p1[]={, , , , , , , , , , , , , , , };

    int p2[]={, , , , , , , , , , , , , , , };

    int s0[]={, , , , , , , , , , , , , , , };

    for(int i=;i<;i++){

        ptable[].element[i]=p0[i];

        ptable[].element[i]=p1[i];

        ptable[].element[i]=p2[i];

        sbox[].element[i]=s0[i];

    }

}

void solve_taskB(){

    lex_ana();

    init_bs_var();

    gra_ana();

    ull state, ans, tmp;

    string str1, str2;

    int key1,key2;

    map<ull,int> h;

    cin >> str1 >> str2;

    bs_to_num(str1,state);

    bs_to_num(str2,ans);

    for(int i=;i<;i++){

        tmp=encrypt(state,i);

        h[tmp]=i;

    }

    int p1[]={, , , , , , , , , , , , , , , };

    int p2[]={, , , , , , , , , , , , , , , };

    for(int i=;i<;i++){

        ptable[].element[i]=p1[i];

        ptable[].element[i]=p2[i];

    }

    for(int i=;i<;i++){

        tmp=encrypt(ans,i);

        if(h.find(tmp)==h.end()) continue;

        key1=h[tmp];

        key2=i;

        num_to_bs(key1,str1,);

        num_to_bs(key2,str2,);

        cout << "YES" << endl;

        cout << str1 << endl;

        cout << str2 << endl;

        return;

    }

    cout << "NO" << endl;

}

char task_id[];

int main(){

    freopen("encryption.in","r",stdin);

    freopen("encryption.out","w",stdout);

    scanf("%s",task_id);

    if(task_id[]=='A'){

        InitTaskA();

        SolveTaskA();

    }

    else{

//        puts("NO");//pass 3 points

        taskB_init();

        solve_taskB();

    }

    fclose(stdin);fclose(stdout);

    return ;

}

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