using System;

namespace SubstitutionBox
{
    class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            byte[] S = new byte[256] { 99, 124, 119, 123, 242, 107, 111, 197,  48,   1, 103,  43, 254, 215, 171, 118,
202, 130, 201, 125, 250,  89,  71, 240, 173, 212, 162, 175, 156, 164, 114, 192,
183, 253, 147,  38,  54,  63, 247, 204,  52, 165, 229, 241, 113, 216,  49,  21,
  4, 199,  35, 195,  24, 150,   5, 154,   7,  18, 128, 226, 235,  39, 178, 117,
  9, 131,  44,  26,  27, 110,  90, 160,  82,  59, 214, 179,  41, 227,  47, 132,
 83, 209,   0, 237,  32, 252, 177,  91, 106, 203, 190,  57,  74,  76,  88, 207,
208, 239, 170, 251,  67,  77,  51, 133,  69, 249,   2, 127,  80,  60, 159, 168,
 81, 163,  64, 143, 146, 157,  56, 245, 188, 182, 218,  33,  16, 255, 243, 210,
205,  12,  19, 236,  95, 151,  68,  23, 196, 167, 126,  61, 100,  93,  25, 115,
 96, 129,  79, 220,  34,  42, 144, 136,  70, 238, 184,  20, 222,  94,  11, 219,
224,  50,  58,  10,  73,   6,  36,  92, 194, 211, 172,  98, 145, 149, 228, 121,
231, 200,  55, 109, 141, 213,  78, 169, 108,  86, 244, 234, 101, 122, 174,   8,
186, 120,  37,  46,  28, 166, 180, 198, 232, 221, 116,  31,  75, 189, 139, 138,
112,  62, 181, 102,  72,   3, 246,  14,  97,  53,  87, 185, 134, 193,  29, 158,
225, 248, 152,  17, 105, 217, 142, 148, 155,  30, 135, 233, 206,  85,  40, 223,
140, 161, 137,  13, 191, 230,  66, 104,  65, 153,  45,  15, 176,  84, 187,  22
 };

            int[,] linearApproxTable = new int[256, 256];

            for (int inputByte = 0; inputByte < 256; inputByte++)
            {
                for (int outputByte = 0; outputByte < 256; outputByte++)
                {
                    int count = 0;
                    for (int i = 0; i < 256; i++)
                    {
                        if ((S[i] & inputByte) == (outputByte & S[i]))
                        {
                            count++;
                        }
                    }
                    linearApproxTable[inputByte, outputByte] = 2 * count - 256;
                }
            }

            // виведення таблиці лінійних апроксимацій у консоль
            for (int i = 0; i < 256; i++)
            {
                for (int j = 0; j < 256; j++)
                {
                    Console.Write("{0,4}", linearApproxTable[i, j]);
                }
                Console.WriteLine();
            }

            // Приклад використання таблиці лінійних апроксимацій для знаходження найкращої лінійної апроксимації

            int maxAbsCount = 0;
            int bestInputByte = 0;
            int bestOutputByte = 0;

            for (int inputByte = 0; inputByte < 256; inputByte++)
            {
                for (int outputByte = 0; outputByte < 256; outputByte++)
                {
                    if (inputByte == 0 && outputByte == 0) continue; // пропускаємо [0][0]

                    int count = linearApproxTable[inputByte, outputByte];
                    int absCount = Math.Abs(count);

                    if (absCount > maxAbsCount)
                    {
                        maxAbsCount = absCount;
                        bestInputByte = inputByte;
                        bestOutputByte = outputByte;
                    }
                }
            }

            Console.WriteLine("Best linear approximation: Pr[X*Y=0] = {0}/{1}", maxAbsCount, 256);
            Console.WriteLine("Input byte: 0x{0:X2}", bestInputByte);
            Console.WriteLine("Output byte: 0x{0:X2}", bestOutputByte);
            Console.ReadKey();


        }
    }
}