24字符外星密码体系（v ↔ U）——从手写防呆到8字节无损压缩的全栈设计

Jingsong Deng & Gemini 联合架构组 · 发表日期：2000-01-24

第一部分：字母表构成

第二部分：v ↔ U 配对设计

小写组与大写组按索引相差 9 一一对应：

前 8 对是自然的大小写关系；第 9 对 v ↔ U 是作者的设计：v 是尖底、U 是圆底，开口方向相同，手写时可以用“尖/圆”区分，同时又作为一对保留在体系中。四进制数字 0 1 2 3 则沿用人类最熟悉的写法，降低记忆负担。

第三部分：5-bit 与 24 进制打包公式

单符号信息量 \(\log_2 24\approx 4.585\) bit。

3.1 5-bit 定长

3.2 24 进制

（利用率 = 有效熵 / 64 bit。）

第四部分：打分器

第五部分：极坐标分级

\(x=\) 小写占比 − 大写占比，\(y=\) 数字与标点占比 − 0.5。

第六部分：Python 示例

import math

ALIEN24_ALPHABET = "0123abcdefghvABCDEFGHU,!"
assert len(ALIEN24_ALPHABET) == 24 and len(set(ALIEN24_ALPHABET)) == 24
IDX = {c: i for i, c in enumerate(ALIEN24_ALPHABET)}
H = math.log2(24)
MAX_LEN = 13                       # 24**13 < 2**64

def pair(c: str) -> str:
    """a<->A ... h<->H, v<->U"""
    i = IDX[c]
    if 4 <= i <= 12:
        return ALIEN24_ALPHABET[i + 9]
    if 13 <= i <= 21:
        return ALIEN24_ALPHABET[i - 9]
    return c

def pack24(s: str) -> int:
    assert 1 <= len(s) <= MAX_LEN and all(c in IDX for c in s)
    w = 0
    for c in s:
        w = w * 24 + IDX[c]
    return w * 21 + len(s)         # 24**13 * 21 < 2**64，附带长度

def unpack24(w: int) -> str:
    w, n = divmod(w, 21)
    out = []
    for _ in range(n):
        w, d = divmod(w, 24)
        out.append(ALIEN24_ALPHABET[d])
    return "".join(reversed(out))

def pack5(s: str) -> int:
    assert len(s) <= 12
    w = 0
    for c in s:
        w = (w << 5) | IDX[c]
    return (w << 4) | len(s)

def classes(s):
    return {"digit" if IDX[c] < 4 else "lower" if IDX[c] < 13
            else "upper" if IDX[c] < 22 else "punct" for c in s}

def score(s: str) -> float:
    k = len(classes(s))
    bonus = k if k == 4 else max(0, k - 1)
    pen = 0
    for a, b in zip(s, s[1:]):
        if a == b:
            pen += 3
        elif pair(a) == b:
            pen += 2
    return max(0.0, len(s) * H + bonus - pen)

def level16(s: str) -> int:
    r = min(255, int(score(s) / (MAX_LEN * H) * 255))
    n = len(s)
    x = (sum(4 <= IDX[c] <= 12 for c in s) - sum(13 <= IDX[c] <= 21 for c in s)) / n
    y = sum(IDX[c] < 4 or IDX[c] >= 22 for c in s) / n - 0.5
    theta = int((math.atan2(y, x) + math.pi) / (2 * math.pi) * 255)
    return (r << 8) | theta

if __name__ == "__main__":
    p = "3vA,b2!UhC0gE"                  # 13 个符号，含 ',' 与 '!'
    w = pack24(p)
    assert w < 2**64 and unpack24(w) == p
    assert pair("v") == "U" and pair("U") == "v"
    print(p, w, round(score(p), 2), hex(level16(p)), bin(pack5(p[:12])))

结论

原文设计以 0 1 2 3 四进制数字、a–h/A–H 大小写配对、v ↔ U 特殊配对与 “,” “!” 两个标点组成 24 字符体系；24 进制打包让一个 uint64 无损容纳 13 个符号并附带长度信息。

参考文献（示意）

1. Gray Password GP-000101 / GP-000102 / GP-16 / GP-24（本站前文）。