C++实现摩斯电码

摩尔斯电码是一种在电信领域使用的方法，它将文本字符编码为两种不同信号时长的标准化序列，这两种信号时长分别被称为点（dots 或 dits）和划（dashes 或 dahs）。摩尔斯电码以电报机发明者塞缪尔・莫尔斯（Samuel Morse）的名字命名。

1. 头文件与命名空间

#include <cassert>   // 断言检查
#include <iostream>  // 输入输出
#include <string>    // 字符串处理
#include <vector>    // 动态数组namespace ciphers {  // 密码算法命名空间namespace morse { // 莫尔斯电码子命名空间

• 作用：引入必要库文件并组织代码结构

• 细节：

  • <cassert> 用于测试断言

  • <vector> 用于存储分割后的摩尔斯码

  • 命名空间层级清晰分离不同算法

2. 字符到摩尔斯码映射

std::string char_to_morse(const char& c) {switch (c) {  // 字符匹配case 'a': return ".-";case 'b': return "-...";// ...（其他字母数字映射）default:  // 错误处理std::cerr << "无效字符: " << c << std::endl;std::exit(0);}
}

• 作用：实现ASCII字符到摩尔斯码的转换

• 关键点：

  • 支持a-z小写字母和0-9数字

  • 严格校验输入字符，遇到非法字符立即终止程序

  • 返回字符串包含标准摩尔斯符号（.和-）

3. 摩尔斯码到字符映射

char morse_to_char(const std::string& s) {if (s == ".-") return 'a';else if (s == "-...") return 'b';// ...（其他码表匹配）else {  // 错误处理std::cerr << "无效摩尔斯码: " << s << std::endl;std::exit(0);}
}

• 作用：实现逆向转换

• 特点：

  • 使用if-else链实现反向查找

  • 严格匹配摩尔斯码格式

  • 处理非法输入方式与正向转换一致

4. 加密功能

std::string encrypt(const std::string& text) {std::string encrypted_text;for (const char& c : text) {encrypted_text += char_to_morse(c) + " ";  // 添加空格分隔}return encrypted_text;
}

• 工作流程：

  1. 遍历输入字符串每个字符

  2. 转换为摩尔斯码后追加空格

  3. 返回如".- -... "格式的字符串

• 注意：生成的字符串末尾包含额外空格

5. 解密功能

std::string decrypt(const std::string& text) {std::vector<std::string> splits;  // 存储分割后的摩尔斯码std::size_t pos_start = 0, pos_end;// 分割字符串逻辑while ((pos_end = text.find(' ', pos_start)) != std::string::npos) {splits.push_back(text.substr(pos_start, pos_end - pos_start));pos_start = pos_end + 1;}// 转换每个摩尔斯码std::string decrypted_text;for (const auto& code : splits) {decrypted_text += morse_to_char(code);}return decrypted_text;
}

• 关键步骤：

  1. 使用空格作为分隔符分割字符串

  2. 将每个摩尔斯码转换为字符

  3. 拼接最终解密结果

• 潜在问题：末尾多余空格会导致空字符串错误

6. 测试用例

static void test() {// 测试1：数字转换std::string text1 = "01234567890";assert(ciphers::morse::decrypt(ciphers::morse::encrypt(text1)) == text1);// 测试2：全小写字母std::string text2 = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz";assert(ciphers::morse::decrypt(ciphers::morse::encrypt(text2)) == text2);
}

• 验证重点：

  • 加密解密过程的完整性（加密后能正确还原）

  • 覆盖数字和全部字母的测试

• 局限性：

  • 未测试大写字母

  • 未测试特殊字符

  • 未测试边界条件（如空字符串）

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7. 主函数

int main() {test();  // 执行测试用例return 0;
}

• 设计特点：

  • 简洁的入口函数

  • 完全依赖自动化测试

  • 无用户交互功能

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8. 代码特点总结

优势：

1. 模块化设计：每个功能独立清晰

2. 严格的错误处理：遇到非法输入立即终止

3. 完整的测试覆盖：验证核心功能正确性

局限性与改进方向：

1. 字符支持有限：

   • 仅支持小写字母（需扩展大小写转换）

   • 缺少标点符号支持（国际摩尔斯码包含标点）

2. 错误处理较严格：

   • 遇到无效字符直接退出（可改为异常处理）

3. 字符串分割问题：

   • 末尾空格导致空字符串错误（应去除首尾空格）

4. 性能优化：

   • 使用unordered_map实现双向查找

   • 预先计算映射表提升效率

5. 扩展性：

   • 可添加文件加密功能

   • 支持音频/灯光信号模拟

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9. 示例运行流程

加密过程：

1. 输入："hello123"

2. 加密步骤：
   h -> "...."
   e -> "."
   l -> ".-.."
   o -> "---"
   1 -> ".----"
   2 -> "..---"
   3 -> "...--"

3. 输出：".... . .-.. .-.. --- .---- ..--- ...-- "

解密过程：

1. 输入加密字符串

2. 分割为["....", ".", ".-..", ".-..", "---", ".----", "..---", "...--"]

3. 转换为字符序列：h e l l o 1 2 3

4. 输出："hello123"

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通过这种分块解析，可以清晰理解每个模块的功能实现细节和相互之间的协作关系，同时识别出代码的优势和潜在改进方向。