.对离散傅立叶变换矩阵FIM,选取其前k×k个DFT系数,计算给定隐私预算时的拉普拉斯机制的参数的最小值,以确定拉普拉斯机制需要添加的噪声; 4.对离散傅立叶变换矩阵FIM,采样一组概率p,在参数最小时,计算相应的噪声值,以及融合噪声后的FIM’;python实现
时间: 2024-02-19 21:00:26 浏览: 48
用Python计算离散时间傅里叶变换(DTFT)的解析解
以下是针对问题3和问题4的Python实现:
# 导入必要的库
import numpy as np
from scipy.linalg import dft
from scipy.stats import laplace
# 生成离散傅立叶变换矩阵
n = 8
FIM = dft(n)
# 选取前k×k个DFT系数
k = 3
FIM_k = FIM[:k, :k]
# 给定隐私预算和噪声分布
epsilon = 1
lap_scale = 2
# 计算拉普拉斯噪声的尺度参数
delta_FIM = np.max(FIM_k) - np.min(FIM_k)
alpha = k * k / epsilon
b = delta_FIM / alpha / 2 # 注意这里将alpha除以2,是为了让噪声的尺度更加合适
# 生成拉普拉斯噪声
np.random.seed(1234) # 设置随机种子,保证结果可重复
noise = laplace(scale=b).rvs(size=FIM_k.shape)
# 将噪声加到FIM上
FIM_k_noisy = FIM_k + noise
# 输出结果
print('FIM_k:\n', FIM_k)
print('FIM_k_noisy:\n', FIM_k_noisy)
# 采样一组概率p,在参数最小时,计算相应的噪声值,以及融合噪声后的FIM_k
p = np.array([0.1, 0.2, 0.3])
p_k = p[:k] # 只选取前k个概率
p_k /= np.sum(p_k) # 确保概率和为1
# 计算拉普拉斯噪声的尺度参数
alpha = np.sum(p_k * FIM_k.diagonal()) / epsilon
b = delta_FIM / alpha / 2
# 生成拉普拉斯噪声
np.random.seed(5678) # 重新设置随机种子
noise = laplace(scale=b).rvs(size=FIM_k.shape)
# 将噪声加到FIM上
FIM_k_noisy = FIM_k + noise / p_k
# 输出结果
print('FIM_k:\n', FIM_k)
print('p_k:\n', p_k)
print('FIM_k_noisy:\n', FIM_k_noisy)
请注意,这里的代码仅仅是对问题3和问题4的Python实现,实际应用中需要根据具体场景进行调整和优化。
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