Pythonで作るモールス信号変換ツール｜暗号化・復号化の仕組みとサンプルコード

モールス信号とは？

モールス信号（Morse Code）は、暗号技術（クリプトグラフィー）の分野で古くから活用されてきた通信手法のひとつです。その名前は、発明者のサミュエル・F・B・モース（Samuel F. B. Morse）に由来します。この技術では、メッセージを「.（ドット）」「-（ダッシュ）」「/」などの記号の組み合わせへと変換します。

仕組みは非常にシンプルです。英語のアルファベット1文字ごとに、特定の記号列が割り当てられており、元のメッセージを記号列へ変換する暗号化（エンコード）と、記号列を元のテキストへ戻す復号化（デコード）の2つの処理だけで成り立ちます。

モールス符号対応表（辞書）

変換には、各文字とモールス符号の対応を定義した辞書を使用します。アルファベット26文字に加え、数字や主要な記号も含まれています。

'A':'.-', 'B':'-...',
'C':'-.-.', 'D':'-..', 'E':'.',
'F':'..-.', 'G':'--.', 'H':'....',
'I':'..', 'J':'.---', 'K':'-.-',
'L':'.-..', 'M':'--', 'N':'-.',
'O':'---', 'P':'.--.', 'Q':'--.-',
'R':'.-.', 'S':'...', 'T':'-',
'U':'..-', 'V':'...-', 'W':'.--',
'X':'-..-', 'Y':'-.--', 'Z':'--..',
'1':'.----', '2':'..---', '3':'...--',
'4':'....-', '5':'.....', '6':'-....',
'7':'--...', '8':'---..', '9':'----.',
'0':'-----', ',':'--..--', '.':'.-.-.-',
'?':'..--..', '/':'-..-.', '-':'-....-',
(':'-.--.', ')':'-.--.-'

変換例

入力メッセージ：PYTHON-PROGRAM
出力結果：.--. -.-- - .... --- -.  -....- .--. .-. --- --. .-. .- --

アルゴリズム

暗号化（テキスト → モールス符号）の手順

Step1: 文字列を受け取ったら、まず1文字ずつ取り出し、モールス符号辞書と照合して対応する符号を取得します。
Step2: 取得した符号を変数に格納していきます。このとき、各モールス符号の間には必ず1つの半角スペースを挿入します。
Step3: 単語と単語の境界には、2つの連続した半角スペースを挿入して区切りを明示します。

復号化（モールス符号 → テキスト）の手順

Step1: まず、文字列の末尾にスペースを1つ追加します。
Step2: スペースに到達するまで、メッセージの各文字（記号）を順番に読み進めます。
Step3: スペースを見つけたら、そこまでの記号列をモールス符号辞書と照合し、対応する文字を変数に格納します。
Step4: 連続して2つのスペースが出現した場合は、単語の区切りとして復号結果にスペースを追加します。
Step5: メッセージ末尾のスペースに到達した時点で、最後のモールス符号の処理が完了したことになります。

Pythonサンプルコード

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Tue Oct  2 11:21:31 2018
@author: Satyajit
"""

# モールス符号表を表す辞書
MORSE_CODE_DICT = { 'A':'.-', 'B':'-...',
   'C':'-.-.', 'D':'-..', 'E':'.',
   'F':'..-.', 'G':'--.', 'H':'....',
   'I':'..', 'J':'.---', 'K':'-.-',
   'L':'.-..', 'M':'--', 'N':'-.',
   'O':'---', 'P':'.--.', 'Q':'--.-',
   'R':'.-.', 'S':'...', 'T':'-',
   'U':'..-', 'V':'...-', 'W':'.--',
   'X':'-..-', 'Y':'-.--', 'Z':'--..',
   '1':'.----', '2':'..---', '3':'...--',
   '4':'....-', '5':'.....', '6':'-....',
   '7':'--...', '8':'---..', '9':'----.',
   '0':'-----', ',':'--..--', '.':'.-.-.-',
   '?':'..--..', '/':'-..-.', '-':'-....-',
   '(':'-.--.', ')':'-.--.-'
}

# テキストをモールス符号へ暗号化する関数
def encryption(message):
   my_cipher = ''
   for myletter in message:
      if myletter != ' ':
         my_cipher += MORSE_CODE_DICT[myletter] + ' '
      else:
         my_cipher += ' '
   return my_cipher

# モールス符号をテキストへ復号化する関数
def decryption(message):
   message += ' '
   decipher = ''
   mycitext = ''
   i = 0
   for myletter in message:
      # スペースかどうかを判定
      if myletter != ' ':
         i = 0
         mycitext += myletter
      else:
         i += 1
         if i == 2:
            # 連続する2つのスペース＝単語の区切り
            decipher += ' '
         else:
            decipher += list(MORSE_CODE_DICT.keys())[list(MORSE_CODE_DICT
            .values()).index(mycitext)]
            mycitext = ''
   return decipher

def main():
   my_message = "PYTHON-PROGRAM"
   output = encryption(my_message.upper())
   print(output)

   my_message = ".--. -.-- - .... --- -.  -....- .--. .-. --- --. .-. .- -- "
   output = decryption(my_message)
   print(output)

# メイン関数を実行
if __name__ == '__main__':
   main()

コードのポイント

encryption関数は、受け取った文字列を大文字に揃えた上で1文字ずつ辞書引きし、各符号の後にスペースを付加して連結しています。一方、decryption関数は、スペースを区切り文字として記号列を分割しながら復号します。ここで重要なのが「スペースの数」の扱いです。1つのスペースなら文字の区切り、2つの連続スペースなら単語の区切りとして判断することで、空白を含む文章も正確に復号できます。

なお、辞書の値からキーを逆引きする際は list(MORSE_CODE_DICT.values()).index(...) を使用していますが、頻繁に変換を行う場合は「符号 → 文字」の逆引き辞書をあらかじめ作成しておくと、より高速かつ可読性の高い実装になります。

実行結果

.--. -.-- - .... --- -.  -....- .--. .-. --- --. .-. .- --
PYTHON-PROGRAM