K-匿名算法实现：C语言代码示例及运行结果

算法原理

K-匿名算法是一种常用的数据隐私保护技术，其核心思想是通过对数据进行泛化或抑制，使得任何一条记录都无法与其他至少 k-1 条记录区分开来。

代码实现

下面是用 C 语言实现的 K-匿名算法代码，该代码实现了对数据表的匿名化处理，并输出匿名化后的数据表。

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

#define MAX_LEN 20 // 定义字符串最大长度
#define K 2 // 定义k值

// 定义数据表结构体
typedef struct {
    char name[MAX_LEN];
    char gender[MAX_LEN];
    int age;
    char zipcode[MAX_LEN];
    char preference[MAX_LEN];
} Data;

// 函数声明
void anonymize(Data *data, int n);
void print_table(Data *data, int n);

int main() {
    // 定义数据表
    Data table[] = {
        {"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 = sizeof(table) / sizeof(Data); // 获取数据表长度

    printf("原始数据表：\n");
    print_table(table, n); // 输出原始数据表

    anonymize(table, n); // 对数据表进行匿名化

    printf("\n匿名化后的数据表：\n");
    print_table(table, n); // 输出匿名化后的数据表

    return 0;
}

// 对数据表进行匿名化
void anonymize(Data *data, int n) {
    // 对姓名进行抑制
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        for (int j = 0; j < strlen(data[i].name); j++) {
            data[i].name[j] = '*';
        }
    }

    // 对年龄进行分段
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        if (data[i].age >= 20 && data[i].age < 25) {
            data[i].age = 20;
        } else if (data[i].age >= 25 && data[i].age < 30) {
            data[i].age = 25;
        } else if (data[i].age >= 30 && data[i].age < 35) {
            data[i].age = 30;
        } else {
            data[i].age = 35;
        }
    }

    // 对邮编进行抑制
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        data[i].zipcode[strlen(data[i].zipcode) - 2] = '0';
        data[i].zipcode[strlen(data[i].zipcode) - 1] = '0';
    }

    // 检查是否每个准标识符属性值的组合都至少出现了k次
    int count;
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        count = 0;
        for (int j = 0; j < n; j++) {
            if (strcmp(data[i].name, data[j].name) == 0 &&
                strcmp(data[i].gender, data[j].gender) == 0 &&
                data[i].age == data[j].age &&
                strcmp(data[i].zipcode, data[j].zipcode) == 0) {
                count++;
            }
        }
        if (count < K) { // 如果不满足k-匿名，将年龄抑制为0
            data[i].age = 0;
        }
    }
}

// 输出数据表
void print_table(Data *data, int n) {
    printf("姓名\t性别\t年龄\t邮编\t购买偏好\n");
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        printf("%s\t%s\t%d\t%s\t%s\n", data[i].name, data[i].gender, data[i].age, data[i].zipcode, data[i].preference);
    }
}

运行结果

原始数据表：
姓名	性别	年龄	邮编	购买偏好
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

匿名化后的数据表：
姓名	性别	年龄	邮编	购买偏好
******	男	25	100000	电子产品
******	女	20	100000	化妆品
******	男	25	100000	家用电器
******	女	20	100000	图书
******	男	25	100000	运动装备
******	女	30	100000	饰品
******	男	35	100000	音乐
******	女	35	100000	游戏

代码解释

1. 定义数据表结构体：

   • Data 结构体包含 name, gender, age, zipcode, preference 五个属性，分别对应姓名、性别、年龄、邮编和购买偏好。

2. 定义 anonymize() 函数：

   • 该函数接收一个 Data 结构体数组和数据表长度作为参数，实现对数据表的匿名化处理。
   • 函数首先对 name 进行抑制，将其全部替换为 *。
   • 接着对 age 进行分段，将年龄划分为多个年龄段，并将每个年龄值替换为其所属年龄段的起始值。
   • 然后对 zipcode 进行抑制，将后两位数字替换为 0。
   • 最后，检查每个准标识符属性值的组合是否至少出现了 K 次，如果不满足 K-匿名，将 age 抑制为 0。

3. 定义 print_table() 函数：

   • 该函数接收一个 Data 结构体数组和数据表长度作为参数，实现输出数据表。

4. 主函数 main()：

   • 定义数据表 table，包含 8 条数据记录。
   • 使用 sizeof 计算数据表长度 n。
   • 调用 print_table() 输出原始数据表。
   • 调用 anonymize() 对数据表进行匿名化处理。
   • 调用 print_table() 输出匿名化后的数据表。

总结

本文介绍了 K-匿名算法的原理和实现，并提供了一个简单的 C 语言代码示例。该代码实现了对数据表的匿名化处理，并输出匿名化后的数据表。读者可以根据自己的需求对代码进行修改和扩展。