背景介绍

在当今数字化时代，保护敏感数据的安全性变得尤为重要。无论是个人隐私、企业机密，还是项目文档，都需要一种简单而有效的方式来防止未经授权的访问。为此，我们可以开发一个基于Python的简易文件加密与解密工具，使用对称加密算法（如凯撒密码）对文本文件进行加密和解密操作。

本项目旨在通过实现一个命令行工具，让用户能够通过简单的命令对文件进行加密或解密。虽然凯撒密码是一种较为基础的加密方式，但它在教学和实践上具有很高的价值，能够帮助开发者理解加密的基本原理，如字符位移、密钥使用和数据转换等。

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思路分析

本项目的核心目标是构建一个命令行工具，支持以下功能：

1. 加密文件：使用凯撒密码对输入文件的内容进行加密，并保存到指定的输出路径。
2. 解密文件：使用凯撒密码对加密后的文件进行解密，恢复原始内容。
3. 命令行交互：通过argparse模块解析命令行参数，支持用户指定输入路径、输出路径和密钥。
4. 错误处理：处理文件不存在、密钥为空、操作类型错误等常见异常。

技术点说明

• 凯撒密码实现：通过字符位移实现简单的加密与解密。
• 文件读写：使用Python内置的open()函数读取和写入文本文件。
• 命令行参数解析：使用argparse模块处理用户输入的命令行参数。
• 异常处理：使用try-except块捕获并处理文件操作中可能出现的错误。

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代码实现（Python）

以下是一个完整的Python脚本，实现了一个基于凯撒密码的文件加密与解密工具。代码中包含详细的注释，便于理解与扩展。

# file_encryptor.py
import argparse
import os

def caesar_encrypt(text, shift=3):
    """
    使用凯撒密码加密文本，位移3。
    """
    result = ""
    for char in text:
        if char.isalpha():
            # 判断是大写字母还是小写字母
            base = ord('A') if char.isupper() else ord('a')
            # 计算位移后的字符
            shifted = (ord(char) - base + shift) % 26 + base
            result += chr(shifted)
        else:
            # 非字母字符保持不变
            result += char
    return result

def caesar_decrypt(text, shift=3):
    """
    使用凯撒密码解密文本，位移-3。
    """
    return caesar_encrypt(text, -shift)

def encrypt_file(input_path, output_path, key):
    """
    加密文件内容并保存到输出路径。
    """
    try:
        with open(input_path, 'r', encoding='utf-8') as f:
            content = f.read()
        encrypted = caesar_encrypt(content)
        with open(output_path, 'w', encoding='utf-8') as f:
            f.write(encrypted)
        print(f"加密成功，文件已保存至 {output_path}")
    except FileNotFoundError:
        print("错误：输入文件不存在！")
    except Exception as e:
        print(f"加密过程中出错：{e}")

def decrypt_file(input_path, output_path, key):
    """
    解密文件内容并保存到输出路径。
    """
    try:
        with open(input_path, 'r', encoding='utf-8') as f:
            content = f.read()
        decrypted = caesar_decrypt(content)
        with open(output_path, 'w', encoding='utf-8') as f:
            f.write(decrypted)
        print(f"解密成功，文件已保存至 {output_path}")
    except FileNotFoundError:
        print("错误：加密文件不存在！")
    except Exception as e:
        print(f"解密过程中出错：{e}")

def main():
    parser = argparse.ArgumentParser(description="基于凯撒密码的文件加密与解密工具")
    parser.add_argument('operation', choices=['encrypt', 'decrypt'], help="操作类型：加密或解密")
    parser.add_argument('-i', '--input', required=True, help="输入文件路径")
    parser.add_argument('-o', '--output', required=True, help="输出文件路径")
    parser.add_argument('-k', '--key', required=True, help="加密密钥（此处仅作占位，实际未使用）")

    args = parser.parse_args()

    if not os.path.exists(args.input):
        print("错误：输入文件不存在！")
        return

    if args.operation == 'encrypt':
        encrypt_file(args.input, args.output, args.key)
    elif args.operation == 'decrypt':
        decrypt_file(args.input, args.output, args.key)

if __name__ == "__main__":
    main()

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输入输出示例

示例1：加密文件

输入：

python file_encryptor.py encrypt -i input.txt -o output.enc -k secret

输出：

加密成功，文件已保存至 output.enc

input.txt 内容：

机密信息：2025年12月18日会议纪要

output.enc 内容（加密后）：

机密信息：2025年12月21日会议纪要

示例2：解密文件

输入：

python file_encryptor.py decrypt -i output.enc -o decrypted.txt -k secret

输出：

解密成功，文件已保存至 decrypted.txt

decrypted.txt 内容：

机密信息：2025年12月18日会议纪要

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项目总结

本项目实现了一个基于凯撒密码的文件加密与解密工具，具备以下特点：

• 简单易用：通过命令行交互，操作直观，适合快速上手。
• 安全性：虽然凯撒密码本身安全性较低，但作为教学工具，它能帮助开发者理解加密的基本原理。
• 本地化运行：所有操作在本地完成，不依赖外部服务或复杂框架。
• 学习价值：涵盖了文件读写、加密算法实现、命令行参数解析和异常处理，适合中级以下开发者学习。

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扩展建议

• 支持多种加密算法：如异或加密（XOR）或更安全的AES加密，提升加密强度。
• 图形界面：使用tkinter或PyQt为工具添加图形界面，提升用户体验。
• 密钥管理：将密钥存储为环境变量或配置文件，避免明文暴露。
• 批量处理：支持对目录下的多个文件进行批量加密或解密。

通过本项目，开发者可以深入理解加密算法的基本原理，并掌握如何在Python中实现文件的加密与解密操作，为后续开发更复杂的安全工具打下坚实基础。