[Ruby Quiz] Base32 字母表 —— 加密猫基因解码

刚刚在 ruby-talk 的邮件列表读到一个很有意思的 Ruby Quiz，题目可以见此。想到好久没有看到 Ruby Quiz 了，就做了并翻译了一下。

题目翻译

庆祝 CryptoKitties 一周年 —— 区块链上诞生了超过 100 万只可爱的小猫！

我们来尝试转换 “sekretoooo” 加密猫的基因，一个 240 位的整数，以每 5 位进行分割，再通过 base32 (2^5=32) 进行转换，转至 kai 标注。

Q: 什么是 kai 标注？

Kai 标注（因为 Kai Turner 解码了加密猫的基因而命名）是一种针对 240 位整数分割成 5 位块的 base58 的变种（子集）。每个 5 位块含有 32 种可能性，240 位基因可以给分割成 12 组，每组 4 (x 5 位）基因。

举例：

Kai	Binary	Num	Kai	Binary	Num	Kai	Binary	Num	Kai	Binary	Num
1	00000	00	9	01000	08	h	10000	16	q	11000	24
2	00001	01	a	01001	09	i	10001	17	r	11001	25
3	00010	02	b	01010	10	j	10010	18	s	11010	26
4	00011	03	c	01011	11	k	10011	19	t	11011	27
5	00100	04	d	01100	12	m	10100	20	u	11100	28
6	00101	05	e	01101	13	n	10101	21	v	11101	29
7	00110	06	f	01110	14	o	10110	22	w	11110	30
8	00111	07	g	01111	15	p	10111	23	x	11111	31

注意：数字 0 和字母 l 不会在 kai 中被使用。

我们开始编程吧！举例来说：

# A 240-bit super "sekretoooo" integer genome

# hexadecimal (base 16)
genome = 0x4a52931ce4085c14bdce014a0318846a0c808c60294a6314a34a1295b9ce
# decimal (base 10)
genome = 512955438081049600613224346938352058409509756310147795204209859701881294
# binary (base 2)
genome = 0b010010100101001010010011000111001110010000001000010111000001010010111101110011100000000101001010000000110001100010000100\
           011010100000110010000000100011000110000000101001010010100110001100010100101000110100101000010010100101011011100111001110

我们可以把 10 进制数转换成 16 进制或 2 进制数：

p genome    # printed as decimal (base 10) by default
# => 512955438081049600613224346938352058409509756310147795204209859701881294

p genome.to_s(16)
# => "4a52931ce4085c14bdce014a0318846a0c808c60294a6314a34a1295b9ce"

p genome.to_s(2)
# => "10010100101001010010011000111001110010000001000010111000001010010111101110011100000000101001010000000110001100010000100\
#     011010100000110010000000100011000110000000101001010010100110001100010100101000110100101000010010100101011011100111001110"

bin = '%0240b' % genome     # note: adds leading zeros - to_s(2) does not
p bin.size
# => 240
p bin
# => "010010100101001010010011000111001110010000001000010111000001010010111101110011100000000101001010000000110001100010000100\
#     011010100000110010000000100011000110000000101001010010100110001100010100101000110100101000010010100101011011100111001110"

hex = '%060x' % genome     # note: adds leading zeros - to_s(16) does not
p hex.size
# => 60
p hex
# => 60
# => "4a52931ce4085c14bdce014a0318846a0c808c60294a6314a34a1295b9ce"

最终要得到的效果是：

kai = kai_encode( genome )   ## number to base32 kai notation
p kai
# => "aaaa788522f2agff16617755e979244166677664a9aacfff"

挑战：创建 kai_encode 方法并通过 RubyQuizTest :-).

def kai_encode( num )
  # ...
end

对于 Level 1 挑战，你需要把 240 位整数转换成 Base 32 的 Kai 标注。 对于 Level 2 挑战，你要把结果 4 个 4 个进行分组，将

"aaaa788522f2agff16617755e979244166677664a9aacfff"

转换成

"aaaa 7885 22f2 agff 1661 7755 e979 2441 6667 7664 a9aa cfff"

def kai_fmt( kai )
  # ...
end

你可以从头开始编码，也可以使用任何你想用的库 / gem。你需要通过如下的测试：

require 'minitest/autorun'

class RubyQuizTest < MiniTest::Test

  ################################
  # test data
  def genomes
     [
       [0x00004a52931ce4085c14bdce014a0318846a0c808c60294a6314a34a1295b9ce,
        "aaaa 7885 22f2 agff 1661 7755 e979 2441 6667 7664 a9aa cfff"]
     ]  
  end

  #############
  # tests
  def test_kai_encode
    genomes.each do |pair|
      num       = pair[0]
      exp_value = pair[1].gsub(' ','')   # note: remove spaces

      assert_equal exp_value, kai_encode( num )
    end
  end # method test_kai_encode

  def test_kai_fmt
    genomes.each do |pair|
      kai       = pair[1].gsub(' ','') # remove spaces
      exp_value = pair[1]

      assert_equal exp_value, kai_fmt( kai )
    end
  end # method test_kai_fmt

end # class RubyQuizTest

注：对于解码后与基因的对应关系表实在太长了，而且和题目无关。如果想看可以查原文。

剧透时间

我想出来的使用 Ruby 的一行解：

def kai_encode(num)
  num.to_s(2).rjust(240, '0').scan(/.{5}/).map {|n| '123456789abcdefghijkmnopqrstuvwx'[n.to_i(2)]}.join
end

def kai_fmt(kai)
  kai.scan(/.{4}/).join(' ')
end

kai_encode(0x00004a52931ce4085c14bdce014a0318846a0c808c60294a6314a34a1295b9ce) # => "aaaa788522f2agff16617755e979244166677664a9aacfff"
kai_fmt(kai_encode(genome)) # => "aaaa 7885 22f2 agff 1661 7755 e979 2441 6667 7664 a9aa cfff"

好在 Ruby 的 rjust 方法是内建的，而不需要 import 一个叫 left-pad 的包，一旦被删除了就天下大乱了（逃