C语言的小算法技巧

最后更新时间：Wed Apr 20 11:21:54 CST 2016

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Preface

以下是收集的，并且自己用到过的小技巧集锦，写这个主要是因为，长时间不接触，忘记了很多的小技巧了，等到自己再去使用的时候。。。。天哪，就是折磨人。所以，从这个POST里就开始收集下小“技巧”或者“小算法”。但是，都是很些很简单的东西，也会有复杂的东西。

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1. 矩阵上的操作

1. AES的列混合里操作

我们都知道AES加密的过程中需要对进行列混合的运算。在编程实现的时候，有的人的列混合函数写地比较冗长烦琐，但是有点容易理解。在小伙伴的推荐下，看到了这个里面的小技巧。当时是觉得有点难理解，但是理解过后，恍然大悟，觉得谁第一个写这个函数的人好聪明。以后如果可以碰到类似的矩阵操作可以按照这种思想去进行。

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2. 代码

列混合的矩阵如下：

⎡⎣⎢⎢⎢02010103030201010103020101010302⎤⎦⎥⎥⎥(4)

代码如下：

#include


void MixColumns (int intput[4][4],int output[4][4]);

int main()
{
    int intput[4][4];
    int i,j;
    int output[4][4];

    printf("输入为:\n");
    for(i=0;i<4;i++)
    {
        for(j=0;j<4;j++)
        {
            scanf("%x",&intput[j][i]);
        }
    }
    MixColumns(intput,output);
    printf("输出列混合结果为:\n");
    for(i=0;i<4;i++)
    {
        for(j=0;j<4;j++)
        {
            printf("%x ",output[i][j]);
        }
        printf("\n");
    }
    return 0;
}


//{0x02}•{0xAF}的运算
//如果0xAF转换成二进制的第一位为1，则向左移位1位，并且和0x1B异或
//如果0xAF转换成二进制的第一位为0，则向左移位1位即可
unsigned char xtime(unsigned char input)  
{
    int temp;
    temp = input<<1;
    if(input & 0x80)
    {
        temp ^= 0x1b;
    }
    return temp;
}

void MixColumns (int intput[4][4],int output[4][4])
{
    int i,j;

    for(i=0;i<4;i++)
    {
        for(j=0;j<4;j++)
        {
            output[i][j] = xtime(intput[i%4][j]) ^ (intput[(i+1)%4][j] ^ xtime(intput[(i+1)%4][j]))
                ^ intput[(i+2)%4][j]  
                ^ intput[(i+3)%4][j]; 
        }

    }
}

很明显，这个技巧的核心就是在

output[i][j] = xtime(intput[i%4][j]) ^ (intput[(i+1)%4][j] ^ xtime(intput[(i+1)%4][j]))
                ^ intput[(i+2)%4][j]  
                ^ intput[(i+3)%4][j]; 

解释说明：

xtime(input[i%4][j]) ^ (intput[(i+1)%4][j] ^ xtime(intput[(i+1)%4][j]))
//此句是对0x02和0x03一起的操作，因为矩阵的规律就是0x02和0x03必左右相邻，可以使用取余的方式来让0x02和0x03的操作放在一起进行，就会简单很多

给的范例：

运行结果如下：

如果还是无法理解，可以根据那个矩阵代个值算下～