import struct
import binascii

def sha256(message):
# Шаг 0: Предобработка - подготовка сообщения
# Преобразуем строку в байты если это еще не сделано
if isinstance(message, str):
message = message.encode('utf-8')

# Инициализация констант (начальные значения h0-h7)
# Эти значения получаются из дробных частей квадратных корней первых 8 простых чисел
h0 = 0x6a09e667
h1 = 0xbb67ae85
h2 = 0x3c6ef372
h3 = 0xa54ff53a
h4 = 0x510e527f
h5 = 0x9b05688c
h6 = 0x1f83d9ab
h7 = 0x5be0cd19

# Константы K (дробные части кубических корней первых 64 простых чисел)
K = [
0x428a2f98, 0x71374491, 0xb5c0fbcf, 0xe9b5dba5, 0x3956c25b, 0x59f111f1, 0x923f82a4, 0xab1c5ed5,
0xd807aa98, 0x12835b01, 0x243185be, 0x550c7dc3, 0x72be5d74, 0x80deb1fe, 0x9bdc06a7, 0xc19bf174,
0xe49b69c1, 0xefbe4786, 0x0fc19dc6, 0x240ca1cc, 0x2de92c6f, 0x4a7484aa, 0x5cb0a9dc, 0x76f988da,
0x983e5152, 0xa831c66d, 0xb00327c8, 0xbf597fc7, 0xc6e00bf3, 0xd5a79147, 0x06ca6351, 0x14292967,
0x27b70a85, 0x2e1b2138, 0x4d2c6dfc, 0x53380d13, 0x650a7354, 0x766a0abb, 0x81c2c92e, 0x92722c85,
0xa2bfe8a1, 0xa81a664b, 0xc24b8b70, 0xc76c51a3, 0xd192e819, 0xd6990624, 0xf40e3585, 0x106aa070,
0x19a4c116, 0x1e376c08, 0x2748774c, 0x34b0bcb5, 0x391c0cb3, 0x4ed8aa4a, 0x5b9cca4f, 0x682e6ff3,
0x748f82ee, 0x78a5636f, 0x84c87814, 0x8cc70208, 0x90befffa, 0xa4506ceb, 0xbef9a3f7, 0xc67178f2
]

# Вспомогательные функции
def right_rotate(x, n):
"""Циклический сдвиг вправо на n бит"""
return (x >> n) | (x << (32 - n)) & 0xFFFFFFFF

# Функции, используемые в алгоритме
def Ch(x, y, z):
"""Функция выбора: если x то y, иначе z"""
return (x & y) ^ (~x & z)

def Maj(x, y, z):
"""Мажоритарная функция: возвращает бит, который чаще встречается"""
return (x & y) ^ (x & z) ^ (y & z)

def Sigma0(x):
"""Σ0 функция - перемешивание битов"""
return right_rotate(x, 2) ^ right_rotate(x, 13) ^ right_rotate(x, 22)

def Sigma1(x):
"""Σ1 функция - перемешивание битов"""
return right_rotate(x, 6) ^ right_rotate(x, 11) ^ right_rotate(x, 25)

def sigma0(x):
"""σ0 функция - используется при расширении сообщения"""
return right_rotate(x, 7) ^ right_rotate(x, 18) ^ (x >> 3)

def sigma1(x):
"""σ1 функция - используется при расширении сообщения"""
return right_rotate(x, 17) ^ right_rotate(x, 19) ^ (x >> 10)

# Предобработка сообщения
length = len(message) * 8 # Длина в битах
message += b'\x80' # Добавляем бит '1' (0x80 = 10000000 в двоичной)

# Добавляем нули пока длина не станет ≡ 448 (mod 512)
while (len(message) * 8) % 512 != 448:
message += b'\x00'

# Добавляем длину исходного сообщения как 64-битное big-endian число
message += struct.pack('>Q', length)

# Разбиваем сообщение на блоки по 512 бит (64 байта)
blocks = []
for i in range(0, len(message), 64):
blocks.append(message[i:i+64])

# Обработка каждого блока
for block in blocks:
# Создаем расписание сообщения W[0..63]
W = list(struct.unpack('>16L', block)) # Первые 16 слов

# Расширяем до 64 слов
for i in range(16, 64):
s0 = sigma0(W[i-15])
s1 = sigma1(W[i-2])
W.append((W[i-16] + s0 + W[i-7] + s1) & 0xFFFFFFFF)

# Инициализируем рабочие переменные текущими значениями хеша
a, b, c, d, e, f, g, h = h0, h1, h2, h3, h4, h5, h6, h7

# Главный цикл сжатия (64 раунда)
for i in range(64):
# Вычисляем временные переменные
T1 = (h + Sigma1(e) + Ch(e, f, g) + K[i] + W[i]) & 0xFFFFFFFF
T2 = (Sigma0(a) + Maj(a, b, c)) & 0xFFFFFFFF

# Обновляем рабочие переменные
h = g
g = f
f = e
e = (d + T1) & 0xFFFFFFFF
d = c
c = b
b = a
a = (T1 + T2) & 0xFFFFFFFF

# Добавляем результат этого блока к общему хешу
h0 = (h0 + a) & 0xFFFFFFFF
h1 = (h1 + b) & 0xFFFFFFFF
h2 = (h2 + c) & 0xFFFFFFFF
h3 = (h3 + d) & 0xFFFFFFFF
h4 = (h4 + e) & 0xFFFFFFFF
h5 = (h5 + f) & 0xFFFFFFFF
h6 = (h6 + g) & 0xFFFFFFFF
h7 = (h7 + h) & 0xFFFFFFFF

# Собираем финальный хеш из h0-h7
digest = (h0 << 224) | (h1 << 192) | (h2 << 160) | (h3 << 128) | \
(h4 << 96) | (h5 << 64) | (h6 << 32) | h7

# Преобразуем в строку из 64 hex-символов
return '{:064x}'.format(digest)

# Тестирование функции
if __name__ == "__main__":
test_cases = [
"",
"Hello, World!",
"The quick brown fox jumps over the lazy dog",
"Python",
"SHA-256"
]

print("Тестирование SHA-256:")
print("-" * 80)

for test in test_cases:
result = sha256(test)
print(f"'{test}'")
print(f"SHA-256: {result}")
print(f"Длина: {len(result)} символов")
print()

# Сравнение со встроенной функцией для проверки
test_msg = "Hello"
our_hash = sha256(test_msg)
builtin_hash = binascii.hexlify(__import__('hashlib').sha256(test_msg.encode()).digest()).decode()

print("Проверка корректности:")
print(f"Наша реализация: {our_hash}")
print(f"Встроенная SHA-256: {builtin_hash}")
print(f"Результаты совпадают: {our_hash == builtin_hash}")