第七届字节跳动青训营第二课｜豆包MarsCode AI 刷题青训营笔记创作活动这是我参与「第七届青训营」伴学笔记

这是我参与「第七届青训营」伴学笔记创作活动的第2天

今天的代码练习题目是：

Base32 解码和编码

问题描述

你需要实现一个 Base32 的编码和解码函数。

相比于 Base32，你可能更熟悉 Base64，Base64 是非常常见的用字符串形式表示二进制数据的方式，在邮件附件、Web 中的图片中都有广泛的应用。

Base32 是 Base64 的变种，与 Base64 不同的地方在于 Base64 以 6 bit 为一组作为索引，而 Base32 以 5 bit 为一组作为索引，每一组用一个 ASCII 字符表示。Base 64 总共需要 64 个字符表示，而 Base32 则只需要 32 个字符表示。

Base32 的编码流程如下：

对二进制数据进行预处理：如果二进制数据的 bit 数目不不是 5 的倍数的话，在末尾补 0 直至为 5 的倍数
以 5 bit 为一组进行分组
将每一组的 5 bit 二进制转换为索引（0 - 31）
在索引 - 字符转换表中查询索引对应的字符
根据原始二进制数据的 bit 数目除以 40 后的余数，确定末尾需要补 0 的数目
- 如果原始二进制数据 bit 数目除以 40 后的余数是 0 的话，不需要补 +
- 如果原始二进制数据 bit 数目除以 40 后的余数是 8 的话，补 6 个 +
- 如果原始二进制数据 bit 数目除以 40 后的余数是 16 的话，补 4 个 +
- 如果原始二进制数据 bit 数目除以 40 后的余数是 24 的话，补 3 个 +
- 如果原始二进制数据 bit 数目除以 40 后的余数是 32 的话，补 1 个 +

Base32 的索引 - 字符转换表见下方。

索引：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31

字符：9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 m n b v c x z a s d f g h j k l p o i u y t

示例

编码

输入：字符串 foo
字符 f 的 ASCII 编号为 102，字符 o 的 ASCII 编号为 111
将字符串 foo 以 ASCII 编号形式表达为 102 111 111 的序列
将 102 111 111 的序列转换为二进制表示，即 01100110 01101111 01101111，将二进制字符串以 40 个为一组进行分割
最后一组的二进制字符串长度为 24，不是 5 的倍数，因此在最后补 0，直至其能被 5 整除（在此例子中，补 1 个即可），二进制字符串表示为： 01100110 01101111 01101111 0
每 5 bit 为一组，表示为：01100 11001 10111 10110 11110
将每一组转换为十进制的索引，表示为：12 25 23 22 30，对应字符 b l j h y
由于最终输出字符串长度不是 8 的倍数，在输出最后补充 3 个 +
查询索引 - 字符转换表后，可以得出最终的输出为：bljhy+++

Input data: foo Input in Unicode: 102 111 111 Unicode in binary (8-bit): 01100110 01101111 01101111 0 Unicode in binary (5-bit): 01100 11001 10111 10110 11110 Decimal: 12 25 23 22 30 Pad: + + + Output: b l j h y + + +

解码

输入：bljhy+++
查询索引 - 字符转换表后，可知原始的二进制数据组为：01100 11001 10111 10110 11110
由末尾 3 个 + 可知在编码时原始二进制数据最后一组的个数为 24 个，由此可知最后一组数据为：01100110 01101111 01101111
将二进制数据转换为 ASCII 编号后可知，原始字符串的 Unicode 序列为：102 111 111
将 Unicode 序列转换为字符串，即可得出原始字符串，为：foo

输入示例

foo b0zj5+++

第一行为需要编码的原始字符串：rawStr
第二行为需要解码的 Base32 字符串：encodedStr

输出示例

bljhy+++ bar

解释：

第一行编码后的输出为 bljhy+++
第二行解码后的输出为 bar

数据范围

rawStr[n] 为 ASCII 的可显示字符，rawStr.length < 2048 encodedStr 为使用此算法编码后的 Base32 字符序列，encodedStr.length < 4096

题目解析

这个题目不是很难，但是很繁琐，可能是我的实现问题的原因，我写了很多函数，

各个函数的作用：

decimalToBinary8Bits 用于将十进制数转换为 8 位二进制字符串，

binaryToDecimal 用于将二进制字符串按 5 位一组转换为十进制数并存入向量，

decimalArrayToBinary 用于将十进制数向量转换为二进制字符串，

binaryToChar 用于将二进制字符串按 8 位一组转换为 ASCII 码对应的字符。

jiema 函数用于解码操作，通过判断输入字符串末尾的 + 个数来确定原始二进制数据的长度，然后进行解码处理。但这个函数中的条件判断较多，可能会增加理解和维护的难度。

solution 函数是主要的处理函数，它对输入的原始字符串进行预处理，转换为二进制字符串并根据余数进行补零，然后进行编码和解码操作。

代码如下：

import java.util.ArrayList; import java.util.List;

public class Main { static char[] base32 = { '9', '8', '7', '6', '5', '4', '3', '2', '1', '0', 'm', 'n', 'b', 'v', 'c', 'x', 'z', 'a', 's', 'd', 'f', 'g', 'h', 'j', 'k', 'l', 'p', 'o', 'i', 'u', 'y', 't' };

public static String decimalToBinary8Bits(int num) {
    StringBuilder binary = new StringBuilder();
    for (int i = 7; i >= 0; i--) {
        binary.append((num & (1 << i)) != 0 ? '1' : '0');
    }
    return binary.toString();
}

public static List<Integer> binaryToDecimal(String binaryStr) {
    List<Integer> decimalNums = new ArrayList<>();
    for (int i = 0; i < binaryStr.length(); i += 5) {
        String group = binaryStr.substring(i, Math.min(i + 5, binaryStr.length()));
        int decimal = 0;
        for (char c : group.toCharArray()) {
            decimal = decimal * 2 + (c - '0');
        }
        decimalNums.add(decimal);
    }
    return decimalNums;
}

public static String decimalArrayToBinary(List<Integer> arr) {
    StringBuilder result = new StringBuilder();
    for (int num : arr) {
        StringBuilder binary = new StringBuilder();
        for (int i = 4; i >= 0; i--) {
            binary.append((num & (1 << i)) != 0 ? '1' : '0');
        }
        result.append(binary);
    }
    return result.toString();
}

public static String binaryToChar(String binaryStr) {
    StringBuilder result = new StringBuilder();
    for (int i = 0; i < binaryStr.length(); i += 8) {
        String group = binaryStr.substring(i, Math.min(i + 8, binaryStr.length()));
        int decimal = 0;
        for (char c : group.toCharArray()) {
            decimal = decimal * 2 + (c - '0');
        }
        result.append((char) decimal);
    }
    return result.toString();
}

public static String jiema(String encodedStr) {
    int i;
    for (i = encodedStr.length() - 1; i > 0 && encodedStr.charAt(i) == '+'; i--);
    String newstr = encodedStr.substring(0, i + 1);
    List<Integer> st2 = new ArrayList<>();
    for (char c : newstr.toCharArray()) {
        for (int j = 0; j < base32.length; j++) {
            if (c == base32[j]) {
                st2.add(j);
            }
        }
    }
    String newnewstr = decimalArrayToBinary(st2);
    String res2 = "";

    if (newnewstr.length() % 40 == 10) {
        String newstrs = newnewstr.substring(0, newnewstr.length() - 2);
        res2 = binaryToChar(newstrs);
    } else if (newnewstr.length() % 40 == 20) {
        String newstrs = newnewstr.substring(0, newnewstr.length() - 4);
        res2 = binaryToChar(newstrs);
    } else if (newnewstr.length() % 40 == 25) {
        String newstrs = newnewstr.substring(0, newnewstr.length() - 1);
        res2 = binaryToChar(newstrs);
    } else if (newnewstr.length() % 40 == 35) {
        String newstrs = newnewstr.substring(0, newnewstr.length() - 3);
        res2 = binaryToChar(newstrs);
    }

    return res2;
}

public static String solution(String rawStr, String encodedStr) {
    List<Integer> st = new ArrayList<>();
    StringBuilder str1 = new StringBuilder();

    for (char c : rawStr.toCharArray()) {
        str1.append(decimalToBinary8Bits(c));
    }

    int r = str1.length() % 40;
    if (r == 8) {
        str1.append("00");
    } else if (r == 16) {
        str1.append("0000");
    } else if (r == 24) {
        str1.append("0");
    } else if (r == 32) {
        str1.append("000");
    }

    st = binaryToDecimal(str1.toString());
    StringBuilder res1 = new StringBuilder();

    for (int value : st) {
        res1.append(base32[value]);
    }

    while (res1.length() % 8 != 0) {
        res1.append("+");
    }

    StringBuilder res2 = new StringBuilder();
    for (int i = 0; i < encodedStr.length(); i += 8) {
        res2.append(jiema(encodedStr.substring(i, Math.min(i + 8, encodedStr.length()))));
    }

    return res1.toString() + ":" + res2.toString();
}

public static void main(String[] args) {
    // You can add more test cases here
    System.out.print(solution("foo", "b0zj5+++"));
    System.out.println(solution("foo", "b0zj5+++").equals("bljhy+++:bar")); // Should print true
    System.out.println(solution("The encoding process represents 40-bit groups of input bits as output strings of 8 encoded characters.  Proceeding from left to right, a 40-bit input group is formed by concatenating 5 8bit input groups. These 40 bits are then treated as 8 concatenated 5-bit groups, each of which is translated into a single character in the base 32 alphabet.  When a bit stream is encoded via the base 32 encoding, the bit stream must be presumed to be ordered with the most-significant-bit first. That is, the first bit in the stream will be the high-order bit in the first 8bit byte, the eighth bit will be the low-order bit in the first 8bit byte, and so on.", "bljhy+++b0zj5+++").equals("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:foobar")); // Should print true
}

}

学习方法与心得

下面是我比较推荐的学习方法：先规划好程序架构，明确功能模块。学习基础知识，掌握数据类型、控制结构等。写代码时做好注释，方便后续维护。调试要严谨，可通过打印信息、使用调试工具来查找问题。遇到难题多查阅资料、与同行交流。

下面是我的一些个人学习心得：编写代码是个充满挑战与乐趣的过程。每解决一个Bug都有成就感。要保持耐心和细心，代码中的小错误可能导致大问题。多参考优秀代码能拓宽思路，理解不同的设计模式和算法应用。

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Base32 解码和编码

问题描述

题目解析

代码如下：

学习方法与心得

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