初心者向け No.071

シーザー暗号

テキストを指定シフト数で暗号化・復号化するアプリ。ord/chr関数を使った文字コード操作を学べる。

🎯 難易度: ★☆☆ 📦 ライブラリ: tkinter（標準ライブラリ） ⏱️ 制作時間: 30〜90分

📋 目次

1. アプリ概要
2. 機能一覧
3. 事前準備・環境
4. 完全なソースコード
5. コード解説
6. ステップバイステップガイド
7. カスタマイズアイデア
8. よくある問題と解決法
9. 練習問題

1. アプリ概要

テキストを指定シフト数で暗号化・復号化するアプリ。ord/chr関数を使った文字コード操作を学べる。

このアプリはconvertersカテゴリの実践的なPythonアプリです。使用ライブラリは tkinter（標準ライブラリ）、難易度は ★☆☆ です。

このアプリは「変換ツール」カテゴリです。形式変換ツールは入力・処理・出力の三層を明示的に書く好材料で、エラー入力の扱いやバリデーションの基本を体験できます。tkinter（標準ライブラリ） を活かして実装するこの構造は、他のアプリにも応用が効きます。

コピー＆実行で動作確認 → コード解説で構造理解 → カスタマイズで応用、の 3 ステップで進めると、短時間で本質を押さえられます。

アプリを完成させた後は、自分の使い方に合わせて改造するのが学びを定着させる近道です。カスタマイズ章のアイデアを足がかりに、独自機能を一つ追加してみてください。

2. 機能一覧

シーザー暗号のメイン機能
直感的なGUIインターフェース
入力値のバリデーション
エラーハンドリング
結果の見やすい表示
クリア機能付き

3. 事前準備・環境

ℹ️

動作確認環境

Python 3.10 以上 / Windows・Mac・Linux すべて対応

以下の環境で動作確認しています。

Python 3.10 以上
OS: Windows 10/11・macOS 12+・Ubuntu 20.04+

4. 完全なソースコード

💡

コードのコピー方法

右上の「コピー」ボタンをクリックするとコードをクリップボードにコピーできます。

✅ 追加インストール不要（標準ライブラリのみ使用）

app071.py

import tkinter as tk
from tkinter import ttk, messagebox


class App071:
    """シーザー暗号"""

    def __init__(self, root):
        self.root = root
        self.root.title("シーザー暗号")
        self.root.geometry("640x520")
        self.root.configure(bg="#f8f9fc")
        self._build_ui()

    def _build_ui(self):
        """UIを構築する"""
        title_frame = tk.Frame(self.root, bg="#3776ab", pady=12)
        title_frame.pack(fill=tk.X)
        tk.Label(
            title_frame, text="シーザー暗号",
            font=("Noto Sans JP", 16, "bold"),
            bg="#3776ab", fg="white"
        ).pack()

        main = tk.Frame(self.root, bg="#f8f9fc", padx=20, pady=14)
        main.pack(fill=tk.BOTH, expand=True)

        # 入力テキスト
        in_frame = ttk.LabelFrame(main, text="入力テキスト", padding=8)
        in_frame.pack(fill=tk.BOTH, expand=True, pady=(0, 6))
        self.input_text = tk.Text(in_frame, height=6, font=("Noto Sans JP", 11),
                                   bg="white", relief=tk.FLAT)
        self.input_text.pack(fill=tk.BOTH, expand=True)

        # シフト数
        ctrl = ttk.LabelFrame(main, text="設定", padding=8)
        ctrl.pack(fill=tk.X, pady=4)
        ttk.Label(ctrl, text="シフト数 (-25〜25):").grid(row=0, column=0, sticky="w")
        self.shift_var = tk.StringVar(value="3")
        ttk.Entry(ctrl, textvariable=self.shift_var, width=8
                  ).grid(row=0, column=1, padx=6)
        ttk.Label(ctrl, text="（A→D となる古典的シフトは 3）").grid(row=0, column=2, sticky="w")

        # ボタン
        btns = tk.Frame(main, bg="#f8f9fc")
        btns.pack(fill=tk.X, pady=4)
        ttk.Button(btns, text="暗号化", command=self.encrypt).pack(side=tk.LEFT, padx=2)
        ttk.Button(btns, text="復号", command=self.decrypt).pack(side=tk.LEFT, padx=2)
        ttk.Button(btns, text="入れ替え →", command=self.swap).pack(side=tk.LEFT, padx=8)
        ttk.Button(btns, text="クリア", command=self.clear).pack(side=tk.LEFT, padx=2)

        # 出力テキスト
        out_frame = ttk.LabelFrame(main, text="出力テキスト", padding=8)
        out_frame.pack(fill=tk.BOTH, expand=True, pady=(0, 0))
        self.output_text = tk.Text(out_frame, height=6, font=("Noto Sans JP", 11),
                                    bg="white", relief=tk.FLAT)
        self.output_text.pack(fill=tk.BOTH, expand=True)

    def _get_shift(self):
        """シフト数を取得する"""
        try:
            shift = int(self.shift_var.get())
        except ValueError:
            raise ValueError("シフト数は整数で入力してください")
        return shift % 26

    @staticmethod
    def _shift_text(text: str, shift: int) -> str:
        """英大文字・小文字のみシフト。日本語等はそのまま。"""
        result = []
        for ch in text:
            code = ord(ch)
            if 65 <= code <= 90:  # A-Z
                result.append(chr((code - 65 + shift) % 26 + 65))
            elif 97 <= code <= 122:  # a-z
                result.append(chr((code - 97 + shift) % 26 + 97))
            else:
                result.append(ch)
        return "".join(result)

    def encrypt(self):
        """暗号化する"""
        text = self.input_text.get("1.0", tk.END).rstrip("\n")
        if not text:
            messagebox.showwarning("警告", "入力テキストが空です")
            return
        try:
            shift = self._get_shift()
        except ValueError as e:
            messagebox.showerror("エラー", str(e))
            return
        out = self._shift_text(text, shift)
        self._set_output(out)

    def decrypt(self):
        """復号する"""
        text = self.input_text.get("1.0", tk.END).rstrip("\n")
        if not text:
            messagebox.showwarning("警告", "入力テキストが空です")
            return
        try:
            shift = self._get_shift()
        except ValueError as e:
            messagebox.showerror("エラー", str(e))
            return
        out = self._shift_text(text, -shift)
        self._set_output(out)

    def swap(self):
        """入力と出力を入れ替える"""
        in_text = self.input_text.get("1.0", tk.END).rstrip("\n")
        out_text = self.output_text.get("1.0", tk.END).rstrip("\n")
        self.input_text.delete("1.0", tk.END)
        self.input_text.insert("1.0", out_text)
        self._set_output(in_text)

    def clear(self):
        """入力と出力をクリア"""
        self.input_text.delete("1.0", tk.END)
        self._set_output("")

    def _set_output(self, text: str):
        """出力欄に書き込む"""
        self.output_text.delete("1.0", tk.END)
        self.output_text.insert("1.0", text)


if __name__ == "__main__":
    root = tk.Tk()
    app = App071(root)
    root.mainloop()

5. コード解説

シーザー暗号のコードを詳しく解説します。クラスベースの設計で各機能を整理して実装しています。

クラス設計とコンストラクタ

App071クラスにアプリの全機能をまとめています。__init__でウィンドウ設定、_build_ui()でUI構築、process()でメイン処理を担当します。責任の分離により、コードが読みやすくなります。