[SWEA] D2 - 1928번 | Base64 Decoder

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입력으로 Base64 Encoding 된 String 이 주어졌을 때, 해당 String 을 Decoding 하여, 원문을 출력하는 프로그램을 작성하시오.

<인코딩 과정>

STEP 1. 우선 24비트 버퍼에 위쪽(MSB)부터 한 byte씩 3 byte의 문자를 집어넣는다.

STEP 2.버퍼의 위쪽부터 6비트씩 잘라 그 값을 읽고, 각각의 값을 아래 [표-1] 의 문자로 Encoding 한다.

STEP 3.입력으로 Base64 Encoding 된 String 이 주어졌을 때, 해당 String 을 Decoding 하여, 원문을 출력하는 프로그램을 작성하시오.

문제 상세 설명

문제 이해

예시 문자열 TGlmZSBpdHNlbGYgaXMgYSBxdW90YXRpb24u 인 경우

디코딩하기 위해 인코딩 과정을 거꾸로 진행한다.

Decoding - STEP 1

Base64 인코딩은 각 문자를 6비트씩 나누어 이진수로 변환하고, 이를 10진수로 매핑하여 문자를 인코딩한다. 디코딩은 그 반대로, 주어진 문자 하나가 6비트로 변환된 값을 나타내므로, 이를 다시 이진수로 변환한다.

예시 문자열에서 각 문자를 6비트로 변환하면 다음과 같다. :

T -> 19 -> 010011
G -> 6 -> 000110
l -> 37 -> 011011
m -> 38 -> 100110

Z -> 25 -> 011001
S -> 18 -> 010010
B -> 1 -> 000001
p -> 41 -> 101001

Decoding - STEP 2

인코딩 과정에서 한 바이트씩 3개의 문자가 24비트 버퍼에 들어갔다. 각 문자는 1바이트(8비트)에 해당하며, 3개의 문자가 결합하여 24비트가 된다. 디코딩에서는 이 24비트를 8비트씩 나누어서 각 8비트를 다시 문자로 변환해야 한다.

// 6 bit 씩 총 24bit
(T)010011 (G)000110 (l)011011 (m)100110

// 24bit를 8bit 씩 나눔
01001100 01100110 11100110

// 각 8bit를 아스키 표를 보고 문자로 변환
01001100 -> 76 (L)
01101001 -> 105 (i)
01110110 -> 118 (f)	

// 6 bit 씩 총 24bit
(Z)011001 (S)010010 (B)000001 (p)101001

// 24bit를 8bit 씩 나눔
01100101 00100000 01101001

// 각 8bit를 아스키 표를 보고 문자로 변환
01100101 -> 101 (e) 
00100000 -> 32 (space)
01101001 -> 105 (i)

따라서, 주어진 문자열 중 TGlmZSBp 는 Life i 를 나타낸다.

주어진 문자열 TGlmZSBpdHNlbGYgaXMgYSBxdW90YXRpb24u 를 모두 디코딩한 결과는 Life itself is a quotation. 이다.

code - version 1

package D2;

//SWEA D2 1928번 "Base64 Decoder" 문제 풀이 - java 8의 Base64 클래스를 사용하여 Base64 디코딩을 수행

import java.util.*;

public class N1928 {
	
	public static void main(String[] args) {
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		
		int T = scanner.nextInt();
		
		StringBuilder result = new StringBuilder();
		
		for (int i = 1; i <= T; i++) {
			String str = scanner.next();
			result.append(String.format("#%d %s\n", i, solution(str)));
		}
		
		System.out.print(result);
		scanner.close();
	}

	public static String solution(String str) {
		
		// Base64 디코딩 수행
        byte[] decodedBytes = Base64.getDecoder().decode(str);
        String decodedString = new String(decodedBytes);
		
		return decodedString;
	}
}

point

Java 8의 Base64 클래스를 사용해 Base64 디코딩을 수행함.

Base64.getDecoder().decode() 메서드는 내장 라이브러리의 기능으로 Base64 문자열을 디코딩하는데 사용된다.

• Base64.getDecoder().decode(str)는 Base64 클래스의 getDecoder() 메서드로 디코더 객체를 가져오고, 그 객체의 decode() 메서드를 호출하여 Base64로 인코딩된 문자열을 디코딩하는 역할을 한다.

new String(decodedBytes)는 바이트 배열을 문자열로 변환한다.

code - version 2

package D2;

//SWEA D2 1928번 "Base64 Decoder" 문제 풀이 - 라이브러리 없이 해결

import java.util.*;

public class N1928_b {
	
	public static void main(String[] args) {
		Scanner scanner = new Scanner(System.in);
		
		int T = scanner.nextInt();
		
		StringBuilder result = new StringBuilder();
		
		for (int i = 1; i <= T; i++) {
			String str = scanner.next();
			result.append(String.format("#%d %s\n", i, solution(str)));
		}
		
		System.out.print(result);
		scanner.close();
	}

	public static String solution(String encoded) {
		
		// Base64 인코딩에 사용되는 알파벳
	    String BASE64_ALPHABET = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz0123456789+/";
		
		StringBuilder decoded = new StringBuilder();
		
	    // Base64 문자열을 6비트 씩 처리하기 위해 각 문자를 해당 6비트 값으로 변환 
	    StringBuilder binaryString = new StringBuilder();
	    
	    for (int i = 0; i < encoded.length(); i++) {
	    	//Base64 문자열 내 각 문자를 6비트 값으로 변환
			int index = BASE64_ALPHABET.indexOf(encoded.charAt(i));
			
			// index 값을 6비트 이진수로 변환해서 이어 붙인다.
			String binaryValue = String.format("%6s", Integer.toBinaryString(index)).replace(' ', '0');
			binaryString.append(binaryValue);
		}
	    
	    // 8비트로 나눈 뒤, 8비트 값을 문자로 변환
	   for (int i = 0; i < binaryString.length(); i += 8) {
		   String byteString = binaryString.substring(i, i + 8);
		   int byteValue = Integer.parseInt(byteString, 2);
		   decoded.append((char) byteValue);
	   }
		
		return decoded.toString();
	}
}

point

라이브러리 없이 문제 해결.

1. Base64 문자열을 6비트씩 나누어 이진수로 변환한다.

   Base64_ALPHABET.indexOf() 를 사용해 해당 문자가 무엇인지를 찾는다.

   String.format("%6s", Integer.toBinaryString(index)).replace(' ', '0') 로 그 값에 해당하는 이진수를 계산해 6비트 이진수를 얻는다.

   • String.format(”%6s”, “101”) → 6자리 문자열을 만들기 위해 오른쪽 정렬, 6자리를 채우기 위해 앞의 3자리를 공백으로 채움“ 101"

   • Integer.toBinaryString(index) → index를 이진수로 변환한다.

   • replace(’ ‘, ‘0’ ) → 앞에 공백으로 채운 부분을 0으로 바꾼다. “ 101" → 000101

2. 이 6비트들을 8비트씩 나누어 10진수로 변환한다.

   8비트씩 나눠야하기 때문에 반복문의 증가량은 i += 8 이다.

   String byteString = binaryString.substring(i, i + 8); → binaryString의 i번째 위치부터 i + 8번째 위치까지 8비트 길이의 부분 문자열을 추출

   Integer.parsInt(byteString, 2); → 추출한 byteString을 이진수로 해석해 정수로 변환

   decoded.append((char) byteValue) → byteValue를 char로 변환해 decoded에 추가한다. byteValue는 ASCII 코드 값이므로 char로 변환해 해당 ASCII 문자를 얻는다.

3. 각 10진수 값을 ASCII 문자로 변환해 원래 문자열을 복원한다.