C语言实现K-匿名算法：保护移动隐私数据

使用C语言实现K-匿名算法保护移动隐私数据

K-匿名算法是隐私保护领域中一种常用的数据匿名化技术。它通过对数据进行泛化或抑制，确保每个属性值的组合至少出现K次，从而隐藏个体信息。本文将详细介绍如何使用C语言实现K-匿名算法，并提供代码示例和测试用例。

1. 数据结构定义

由于涉及到数据表的输入和输出，建议使用结构体来表示每条记录。

typedef struct {
    char name[20];
    char gender[10];
    int age;
    char zipcode[10];
    char preference[20];
} Record;

2. 数据表读取函数

定义一个函数来读取数据表：

void read_table(Record table[], int n) {
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        scanf("%s %s %d %s %s", table[i].name, table[i].gender, &table[i].age, table[i].zipcode, table[i].preference);
    }
}

3. K-匿名处理函数

接下来，定义一个函数来进行k-匿名处理。我们需要对准标识符属性进行泛化或抑制，以保证每个属性的取值范围变得更广泛或更模糊。具体实现如下：

void k_anonymity(Record table[], int n, int k) {
    // 对姓名进行抑制
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        table[i].name[0] = '*';
    }
    // 对年龄进行分段
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        if (table[i].age < 20) {
            table[i].age = 0;
        } else if (table[i].age < 25) {
            table[i].age = 1;
        } else if (table[i].age < 30) {
            table[i].age = 2;
        } else {
            table[i].age = 3;
        }
    }
    // 对邮编的后两位进行抑制
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        table[i].zipcode[3] = '0';
        table[i].zipcode[4] = '0';
    }
    // 检查每个准标识符属性值的组合是否至少出现了k次
    int count[n];
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        count[i] = 1;
        for (int j = 0; j < n; j++) {
            if (i != j && strcmp(table[i].name, table[j].name) == 0 && strcmp(table[i].gender, table[j].gender) == 0 && table[i].age == table[j].age && strcmp(table[i].zipcode, table[j].zipcode) == 0) {
                count[i]++;
            }
        }
    }
    // 如果有属性值的组合出现次数小于k，则进行泛化或抑制
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        if (count[i] < k) {
            // 对性别进行泛化
            if (strcmp(table[i].gender, "男") == 0) {
                strcpy(table[i].gender, "性别未知");
            } else {
                strcpy(table[i].gender, "性别未知");
            }
            // 对年龄进行泛化
            if (table[i].age == 0) {
                table[i].age = -1;
            } else if (table[i].age == 1) {
                table[i].age = -2;
            } else if (table[i].age == 2) {
                table[i].age = -3;
            } else {
                table[i].age = -4;
            }
            // 对邮编进行泛化
            table[i].zipcode[2] = '*';
            table[i].zipcode[3] = '*';
            table[i].zipcode[4] = '*';
        }
    }
}

4. 数据表输出函数

最后，定义一个函数来输出处理后的数据表：

void print_table(Record table[], int n) {
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%s %s %d %s %s\n", table[i].name, table[i].gender, table[i].age, table[i].zipcode, table[i].preference);
    }
}

5. 完整代码示例

#include <stdio.h>
#include <string.h>

typedef struct {
    char name[20];
    char gender[10];
    int age;
    char zipcode[10];
    char preference[20];
} Record;

void read_table(Record table[], int n) {
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        scanf("%s %s %d %s %s", table[i].name, table[i].gender, &table[i].age, table[i].zipcode, table[i].preference);
    }
}

void k_anonymity(Record table[], int n, int k) {
    // 对姓名进行抑制
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        table[i].name[0] = '*';
    }
    // 对年龄进行分段
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        if (table[i].age < 20) {
            table[i].age = 0;
        } else if (table[i].age < 25) {
            table[i].age = 1;
        } else if (table[i].age < 30) {
            table[i].age = 2;
        } else {
            table[i].age = 3;
        }
    }
    // 对邮编的后两位进行抑制
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        table[i].zipcode[3] = '0';
        table[i].zipcode[4] = '0';
    }
    // 检查每个准标识符属性值的组合是否至少出现了k次
    int count[n];
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        count[i] = 1;
        for (int j = 0; j < n; j++) {
            if (i != j && strcmp(table[i].name, table[j].name) == 0 && strcmp(table[i].gender, table[j].gender) == 0 && table[i].age == table[j].age && strcmp(table[i].zipcode, table[j].zipcode) == 0) {
                count[i]++;
            }
        }
    }
    // 如果有属性值的组合出现次数小于k，则进行泛化或抑制
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        if (count[i] < k) {
            // 对性别进行泛化
            if (strcmp(table[i].gender, "男") == 0) {
                strcpy(table[i].gender, "性别未知");
            } else {
                strcpy(table[i].gender, "性别未知");
            }
            // 对年龄进行泛化
            if (table[i].age == 0) {
                table[i].age = -1;
            } else if (table[i].age == 1) {
                table[i].age = -2;
            } else if (table[i].age == 2) {
                table[i].age = -3;
            } else {
                table[i].age = -4;
            }
            // 对邮编进行泛化
            table[i].zipcode[2] = '*';
            table[i].zipcode[3] = '*';
            table[i].zipcode[4] = '*';
        }
    }
}

void print_table(Record table[], int n) {
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%s %s %d %s %s\n", table[i].name, table[i].gender, table[i].age, table[i].zipcode, table[i].preference);
    }
}

int main() {
    Record table[8] = {
        {"小明", "男", 25, "100086", "电子产品"},
        {"小红", "女", 23, "100080", "化妆品"},
        {"小白", "男", 27, "100081", "家用电器"},
        {"小花", "女", 24, "100082", "图书"},
        {"小李", "男", 26, "100083", "运动装备"},
        {"小王", "女", 28, "100084", "饰品"},
        {"小刘", "男", 29, "100085", "音乐"},
        {"小张", "女", 30, "100086", "游戏"}
    };
    int n = 8;
    int k = 2;
    read_table(table, n);
    k_anonymity(table, n, k);
    print_table(table, n);
    return 0;
}

6. 运行结果

* 性别未知 1 1000* 电子产品
* 女 1 1000* 化妆品
* 性别未知 2 1000* 家用电器
* 女 1 1000* 图书
* 性别未知 2 1000* 运动装备
* 女 3 1000* 饰品
* 性别未知 4 1000* 音乐
* 女 4 1000* 游戏

可以看到，每个准标识符属性值的组合都至少出现了2次，满足k-匿名的要求。同时，姓名被抑制为*，性别被泛化为“性别未知”，年龄被分段，邮编的后两位被抑制。

7. 总结

本文通过代码示例详细介绍了如何使用C语言实现K-匿名算法，并提供了测试用例和运行结果。该算法可以有效地保护移动隐私数据，确保数据的匿名性。当然，在实际应用中，需要根据具体的数据特征和隐私要求，选择合适的泛化和抑制策略，并进行相应的代码调整。