基於Java實現進位制轉換工具類的範例程式碼

2023-02-22 06:00:32

背景

最近有個傳送簡訊的功能，需要在簡訊中帶有詳情連結，連結中帶有對應資訊且要有校驗功能，然而簡訊是按字數收費的，所以連結要儘可能的短。連結中帶有數位型別引數，就想到通過低進位制轉高進位制可以減少引數長度。

原理

低進位制轉換到高進位制的時候可能會減少位數，例如二進位制是滿二進一，十進位制是滿十進一。

二進位制:101001101

轉換為對應的四進位製為：11031
轉換為對應的八進位製為：515
轉換為對應的十進位制為：333
轉換為對應的十六進位製為：14d
轉換為對應的三十二進位制為：ad

我們平常用的都是十進位制的數值，就以十進位制來講解下轉換方法。

十進位制A轉換為N進位制R

1、A除以N，商數為S1，餘數為Y1；

2、將S1除以N，商數為S2，餘數為Y2；

3、將S2除以N，商數為S3，餘數為Y3；

4、迴圈n次直到商數為0，餘數為Yn（Yn < N，n為下標，代表迴圈次數）；

5、將餘數Yn作為下標取到對應的N進位制的值Rn；

6、Rn，Rn-1,...,R2,R1拼接起來就得到N進位制數R

用以上方法，如果是轉換為十六進位制，我們帶入看下結果

十六進位制值為0123456789ABCDEFA = 812, N = 16

1、812除以16，商數為50，餘數為12（對應十六進位制數：C）；

2、將50除以16，商數為3，餘數為2（對應十六進位制數：2）；

3、將3除以16，商數為0，餘數為3（對應十六進位制數：3）；

4、所以R = 32C

N進位制R轉換為十進位制A

假設R有三位數 R2R1R0，從右到左開始處理資料

S₀=R₀∗N⁰

S₁=R₁∗N¹

S₂=R₂∗N²

A=S₀+S₁+S₂

帶入實際數位實踐一下十六進位制8F1轉換過程

S₀=1∗16⁰ = 1 * 1 = 1

S₁=F∗16¹ = F + 16 = 15 * 16 = 240

S₂=8∗16² = 8 * 256 = 2048

A=1+240+2048=2289

應用

前面以十進位制和十六進位制轉換舉例是為了更好幫助大家理解轉換的方式，在應用的過程中我們會發現十進位制轉十六進位制並不能減少很多數位的位數，那麼我們就可以使用三十二進位制，甚至是六十二進位制。

六十二進位制轉換工具類實現：

/**
* 支援 import Java 標準庫 (JDK 1.8)
*/
import java.util.*;

/**
* 六十二進位制轉換工具類
*/
public class Main {

  // 將字元集打亂就會帶有一點加密效果
  private static final String chars = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789";

   private static final int scale = 62;

   public static void main(String []args) {
        Long source1 = 121231313213123L;
        String source2 = "IAvzjI19";
        System.out.println(source1 + " encode -> " + encode(source1, chars));
        System.out.println(source2 + " decode -> " + decode(source2, chars));
   }

   /**
     * 將數位轉為62進位制
     *
     * @param num Long 型數位
     * @return 62進位制字串
     */
    public static String encode(long num, String chars) {
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        int remainder;

        while (num > scale - 1) {
            remainder = Long.valueOf(num % scale).intValue();
            sb.append(chars.charAt(remainder));
            num = num / scale;
        }

        sb.append(chars.charAt(Long.valueOf(num).intValue()));
        return sb.reverse().toString();
    }

    /**
     * 62進位制字串轉為數位
     *
     * @param str 編碼後的62進位制字串
     * @return 解碼後的 10 進位制字串
     */
    public static long decode(String str, String chars) {
        long num = 0;
        int index;
        for (int i = 0; i < str.length(); i++) {
            index = chars.indexOf(str.charAt(i));
            num += (long) (index * (Math.pow(scale, str.length() - i - 1)));
        }
        return num;
    }
}

延伸

在進位制轉換的過程中，我們可以看到對應的進位制有字元集，例如：十六進位制字元集為0123456789ABCDEF，在轉換後得到的值假設為12，對應的就是字元集的下標位置（下標從0開始算）為12的值C。那麼低進位制轉高進位制除了縮減位數外，我們還可以打亂字元集，獲取到的值別人就不容易輕易的猜到實際值，有一點加密的效果。將十六進位制字元集打亂為37AF126BCDE95480，那麼12對應的值就是5，按常規字元集推算原本的值就會得到錯誤值。

還有其他問題要注意，字元集確定後編碼了一些資料後，如果在修改字元集就會導致已有資料再解碼的時候出錯，無法解碼得到正確的資料，所以不要輕易修改字元集。

修改了字元集要做舊資料處理，或者編碼的時候加上字元集版本號，然後在解碼的時候根據版本號對應的字元集解碼。

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基於Java實現進位制轉換工具類的範例程式碼

目錄

背景

原理

十進位制A轉換為N進位制R

N進位制R轉換為十進位制A

應用

延伸

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