LDP中的UE（一元编码）和LATENT中方法UER实现

UE 中概率如下

LATENT中方法UER概率如下

对于公式理解，哪个概率对应着1变1，1变0...见下图

代码实现思路就是先把十进制转为二进制，对二进制串根据概率扰动，最后再转为十进制

UE代码

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
@Time    : 2022/1/16 14:03
@Author  : Mr Wang
@FileName: RR.py
@SoftWare: PyCharm
"""
from decimal import Decimal
import numpy as nprnd_list = [0] * 100  # 存随机数
binary_list = [0]*100  # 转化为二进制列表
final = [0] * 100  # 随机响应后的无符号十进制def random():import randomfor i in range(0, 100):rnd = random.uniform(-100.0, 100.0)rnd5 = round(rnd, 2)  # 小数控制位数rnd_list[i] = rnd5# print(rnd_list)def change(n, pre=24):'''把一个带小数的十进制数n转换成二进制小数点后面保留pre位小数'''string_number1 = str(n)  # number1 表示十进制数，number2表示二进制数flag = Falsefor i in string_number1:  # 判断是否含小数部分if i == '.':flag = Truebreakif flag:string_integer, string_decimal = string_number1.split('.')  # 分离整数部分和小数部分integer = int(string_integer)decimal = Decimal(str(n)) - integerl1 = [0, 1]l2 = []decimal_convert = ""while True:if integer == 0: breakx, y = divmod(integer, 2)  # x为商，y为余数l2.append(y)integer = xstring_integer = ''.join([str(j) for j in l2[::-1]])  # 整数部分转换成二进制i = 0while decimal != 0 and i < pre:result = int(decimal * 2)decimal = decimal * 2 - resultdecimal_convert = decimal_convert + str(result)i = i + 1string_number2 = string_integer + '.' + decimal_convertreturn string_number2else:  # 若十进制只有整数部分l1 = [0, 1]l2 = []while True:if n == 0: breakx, y = divmod(n, 2)  # x为商，y为余数l2.append(y)n = xstring_number = ''.join([str(j) for j in l2[::-1]])return int(string_number)def change2(n, pre=2):'''把一个带小数的二进制数n转换成十进制小数点后面保留pre位小数'''string_number1 = str(n)  # number1 表示二进制数，number2表示十进制数decimal = 0  # 小数部分化成二进制后的值flag = Falsefor i in string_number1:  # 判断是否含小数部分if i == '.':flag = Truebreakif flag:  # 若二进制数含有小数部分string_integer, string_decimal = string_number1.split('.')  # 分离整数部分和小数部分for i in range(len(string_decimal)):decimal += 2 ** (-i - 1) * int(string_decimal[i])  # 小数部分化成二进制number2 = int(str(int(string_integer, 2))) + decimalreturn round(number2, pre)else:  # 若二进制数只有整数部分return int(string_number1, 2)  # 若只有整数部分 直接一行代码二进制转十进制def perturb(epsilon, value, m, n=2):p = np.e ** (epsilon/3200) / (np.e **(epsilon/3200)  + n - 1)  # 概率p 3200=32*100 敏感度                            # 以p的概率生成value,1-p的概率非valuep = np.array([p, 1 - p])index = np.random.choice([value, 1 - value], p=p.ravel())return str(index)def main():binary_perturb = [0]*100# UER方法中的合并字符串，选取100个for i in range(0, 100):# # 数据处理binary_list[i] = change(abs(rnd_list[i]))# 分割填充0，确保32位integer = str(binary_list[i]).split('.')[0]fraction = str(binary_list[i]).split('.')[1]fraction = fraction.ljust(24, '0')integer = integer.rjust(7, '0')str0 = integer + '.' + fractionbinary_list[i] = str0if rnd_list[i] < 0:str0 = '1' + str0else:str0 = '0' + str0str00=str0.replace('.','')binary_list[i]=str00aa=''.join(binary_list)# print(binary_list)# print(aa)bb=[0]*3200for i in range(len(aa)):bb[i]=perturb(1, int(aa[i]), i)# print(bb)oplist=[]# 重新拆分成100个32位for i in range(0,100):for j in range(i*32,(i+1)*32):oplist.append(bb[j])oplist[8:8]=['.']# print(oplist)str1=''.join(oplist)binary_perturb[i]=str1str1 = str1[1:]# print(str1)if oplist[0] == '1':final[i] = 0 - change2(str1)else:final[i] = change2(str1)oplist=[]# print(binary_perturb)# print(final)total = 0for i in range(0, 100):total = total + np.abs(final[i] - rnd_list[i])return totalif __name__ == '__main__':# 计算100次平均误差total=[]for i in range(0,100):random()t=main()total.append(t)print(total)sum=0for i in range(0, 100):sum=sum+total[i]print(sum/100)

UER代码

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
@Time    : 2022/1/16 15:17
@Author  : Mr Wang
@FileName: LATENT.py
@SoftWare: PyCharm
"""
from decimal import Decimal
import numpy as nprnd_list = [0] * 100  # 存随机数
binary_list = [0] * 100  # 转化为二进制列表
final = [0] * 100  # 随机响应后的十进制def random():import randomfor i in range(0, 100):rnd = random.uniform(-100.0, 100.0)rnd5 = round(rnd, 2)  # 小数控制位数rnd_list[i] = rnd5# print(rnd_list)def change(n, pre=24):'''把一个带小数的十进制数n转换成二进制小数点后面保留pre位小数'''string_number1 = str(n)  # number1 表示十进制数，number2表示二进制数flag = Falsefor i in string_number1:  # 判断是否含小数部分if i == '.':flag = Truebreakif flag:string_integer, string_decimal = string_number1.split('.')  # 分离整数部分和小数部分integer = int(string_integer)decimal = Decimal(str(n)) - integerl1 = [0, 1]l2 = []decimal_convert = ""while True:if integer == 0: breakx, y = divmod(integer, 2)  # x为商，y为余数l2.append(y)integer = xstring_integer = ''.join([str(j) for j in l2[::-1]])  # 整数部分转换成二进制i = 0while decimal != 0 and i < pre:result = int(decimal * 2)decimal = decimal * 2 - resultdecimal_convert = decimal_convert + str(result)i = i + 1string_number2 = string_integer + '.' + decimal_convertreturn string_number2else:  # 若十进制只有整数部分l1 = [0, 1]l2 = []while True:if n == 0: breakx, y = divmod(n, 2)  # x为商，y为余数l2.append(y)n = xstring_number = ''.join([str(j) for j in l2[::-1]])return int(string_number)def change2(n, pre=2):'''把一个带小数的二进制数n转换成十进制小数点后面保留pre位小数'''string_number1 = str(n)  # number1 表示二进制数，number2表示十进制数decimal = 0  # 小数部分化成二进制后的值flag = Falsefor i in string_number1:  # 判断是否含小数部分if i == '.':flag = Truebreakif flag:  # 若二进制数含有小数部分string_integer, string_decimal = string_number1.split('.')  # 分离整数部分和小数部分for i in range(len(string_decimal)):decimal += 2 ** (-i - 1) * int(string_decimal[i])  # 小数部分化成二进制number2 = int(str(int(string_integer, 2))) + decimalreturn round(number2, pre)else:  # 若二进制数只有整数部分return int(string_number1, 2)  # 若只有整数部分 直接一行代码二进制转十进制def perturb1(epsilon, value, m, n=2):a = 5p = a * np.e ** (epsilon / 3200) / (a * np.e ** (epsilon / 3200) + n - 1)  # 概率q 0-->0# 以q的概率生成value,1-q的概率非valuep = np.array([p, 1 - p])index = np.random.choice([value, 1 - value], p=p.ravel())return str(index)def perturb2(value, m):a = 5p = 1 / (1 + a ** 3)  # 概率p 1-->1# 以p的概率生成value,1-p的概率非valuep = np.array([p, 1 - p])index = np.random.choice([value, 1 - value], p=p.ravel())return str(index)def perturb3(value, m):a = 5p = a / (1 + a)  # 概率p 1-->1# 以p的概率生成value,1-p的概率非valuep = np.array([p, 1 - p])index = np.random.choice([value, 1 - value], p=p.ravel())return str(index)def main():binary_perturb = [0] * 100#UER方法中的合并字符串，选取100个for i in range(0, 100):# 数据处理binary_list[i] = change(abs(rnd_list[i]))# 分割填充0，确保32位integer = str(binary_list[i]).split('.')[0]fraction = str(binary_list[i]).split('.')[1]fraction = fraction.ljust(24, '0')integer = integer.rjust(7, '0')str0 = integer + '.' + fractionbinary_list[i] = str0if rnd_list[i] < 0:str0 = '1' + str0else:str0 = '0' + str0str00 = str0.replace('.', '')binary_list[i] = str00aa = ''.join(binary_list)# print(binary_list)# print(aa)bb = [0] * 3200sum1 = 0for i in range(len(aa)):if aa[i] == '0':# sum1=sum1+1bb[i] = perturb1(1, int(aa[i]), i)else:if i % 2 == 1:bb[i] = perturb2(int(aa[i]), i)if i % 2 == 0:bb[i] = perturb3(int(aa[i]), i)# print(bb)# print(sum1)oplist = []#重新拆分成100个32位for i in range(0, 100):for j in range(i * 32, (i + 1) * 32):oplist.append(bb[j])oplist[8:8] = ['.']# print(oplist)str1 = ''.join(oplist)binary_perturb[i] = str1str1 = str1[1:]# print(str1)if oplist[0] == '1':final[i] = 0 - change2(str1)else:final[i] = change2(str1)oplist = []# print(binary_perturb)# print(final)total = 0for i in range(0, 100):total = total + np.abs(final[i] - rnd_list[i])# print(total)return totalif __name__ == '__main__':#计算100次平均误差total = []for i in range(0, 100):random()t = main()total.append(t)print(total)sum = 0for i in range(0, 100):sum = sum + total[i]print(sum / 100)

也可以用这种方法实现概率

def perturb_bit(bit):p = .75q = .25sample = np.random.random()if bit == 1:if sample <= p:return 1else:return 0elif bit == 0:if sample <= q:return 1else: return 0

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