Subgradient Algorithm
Subgradient是一种可以优化不可微的凸函数的方法.
首先回顾凸函数的定义:
$f(y) \geq f(x) + \nabla f(x)^T(y-x), all \hspace{2 pt} x, y$
凸函数的subgradient的定义为满足以下条件的$g\in \mathcal{R}^n$
$f(y) \geq f(x) + g^T(y-x), all \hspace{2 pt} y$
subgradient具有以下特性:
- 永远存在
- 如果$f$在$x$处可微, 那么$g=\nabla f(x)$
- 对于非凸函数也有类似的定义, 但是非凸函数的subgradient并不需要存在
几个例子:
例1. $f: \mathcal{R} \to \mathcal{R}, f(x) = |x|$
对于$x\neq 0, g=sign(x)$
对于$x=0, g$是$[-1, 1]$中的任一元素
例2. $f: \mathcal{R}^n \to \mathcal{R}, f(x) = \|x\|$
对于$x\neq 0, g=\frac{x}{\|x\|}$
对于$x=0, g$是${z: \|z\|\geq1}$中的任一元素
例3. $f: \mathcal{R}^n \to \mathcal{R}, f(x) = \|x\|_1$
对于$x\neq 0, g_i=sign(x_i)$
对于$x=0, g$是$[-1, 1]$中的任一元素
Subdifferential
凸函数$f$在某一点$x$的所有subgradient称为在该点的subdifferential.
subdifferential的特性:
- $\partial f(x)$是凸的(即使对于非凸函数$f$)
- 非空(低于非凸函数$f$可能是空的)
- 如果$f$在$x$是可微的, 则$\partial f(x)={\nabla f(x)}$
- 如果$\partial f(x)={g}$, 那么f是科委的, 并且$\nabla f(x)=g$
优化条件
对于凸函数$f$,
$f(x^*) = \min_{x \in \mathcal{R}^n} \iff 0 \in \partial f(x^*)$
亦即, $x$是$f$的最小点当且仅当$0$是$f$在$x^*$的subgradient
因为如果$g=0$, 则对于所有的$y$: $f(y) \geq f(x^*) + o^T(y-x^*)=f(x^*)$
Soft-thresholding
考虑如下的lasso问题
$\min_x \frac{1}{2}\|y-Ax\|^2 + \lambda\|x\|_1$, 其中$\lambda \geq 0$
简化一下上述问题, 令$A=I$:
$\min_x \frac{1}{2}\|y-x\|^2 + \lambda\|x\|_1$
上式的subgradient为:
$g=x-y+\lambda s$
其中
令$g=0$, 可以得到$x^*=S_{\lambda}(y)$:
$S_{\lambda}(y)= \begin{cases}y_i-\lambda & if y_i > \lambda \\ 0& if -\lambda\leq y_i \leq \lambda \\ y_i + \lambda & if y_i < -\lambda \end{cases}$
Subgradient method
对于凸函数(不一定可微)$f: \mathcal{R}^n \to \mathcal{R}$, 在优化时将梯度替换为subgradient既是subgradient method:
$x^{(k)}=x^{(k-1)} - t_k \cdot g^{(k-1)}, k=1,2,3,...$
其中$g^{(k-1)}$是$f$在$x^{(k-1)}$的任意subgradient
subgradient method不一定是一个descent method, 所以需要取所有迭代中最小的那个(而不是最后一个)
$f(x_{best}^{(k)})=\min_{i=1,...,k}f(x^{(i)})$
参考文献
[1]. Subgradient method. Geoff Gordon, Ryan Tibshirani
226 total views, 1 views today
Subgradient Algorithm的更多相关文章
- Pegasos: Primal Estimated sub-GrAdient Solver for SVM
Abstract We describe and analyze a simple and effective iterative algorithm for solving the optimiza ...
- 挑子学习笔记:两步聚类算法(TwoStep Cluster Algorithm)——改进的BIRCH算法
转载请标明出处:http://www.cnblogs.com/tiaozistudy/p/twostep_cluster_algorithm.html 两步聚类算法是在SPSS Modeler中使用的 ...
- PE Checksum Algorithm的较简实现
这篇BLOG是我很早以前写的,因为现在搬移到CNBLOGS了,经过整理后重新发出来. 工作之前的几年一直都在搞计算机安全/病毒相关的东西(纯学习,不作恶),其中PE文件格式是必须知识.有些PE文件,比 ...
- [异常解决] windows用SSH和linux同步文件&linux开启SSH&ssh client 报 algorithm negotiation failed的解决方法之一
1.安装.配置与启动 SSH分客户端openssh-client和openssh-server 如果你只是想登陆别的机器的SSH只需要安装openssh-client(ubuntu有默认安装,如果没有 ...
- [Algorithm] 使用SimHash进行海量文本去重
在之前的两篇博文分别介绍了常用的hash方法([Data Structure & Algorithm] Hash那点事儿)以及局部敏感hash算法([Algorithm] 局部敏感哈希算法(L ...
- Backtracking algorithm: rat in maze
Sept. 10, 2015 Study again the back tracking algorithm using recursive solution, rat in maze, a clas ...
- [Algorithm & NLP] 文本深度表示模型——word2vec&doc2vec词向量模型
深度学习掀开了机器学习的新篇章,目前深度学习应用于图像和语音已经产生了突破性的研究进展.深度学习一直被人们推崇为一种类似于人脑结构的人工智能算法,那为什么深度学习在语义分析领域仍然没有实质性的进展呢? ...
- [Algorithm] 群体智能优化算法之粒子群优化算法
同进化算法(见博客<[Evolutionary Algorithm] 进化算法简介>,进化算法是受生物进化机制启发而产生的一系列算法)和人工神经网络算法(Neural Networks,简 ...
- [Evolutionary Algorithm] 进化算法简介
进化算法,也被成为是演化算法(evolutionary algorithms,简称EAs),它不是一个具体的算法,而是一个“算法簇”.进化算法的产生的灵感借鉴了大自然中生物的进化操作,它一般包括基因编 ...
随机推荐
- 记录js的一些小技巧
1.取数组最大值,最小值 Math.max.apply(null,[1,2,3,32,3]); Math.min.apply(null,[1,2,3,32,3]); 2.旧版IE setTimeout ...
- NSIS总结1——以管理权限运行
在Name "${PRODUCT_NAME} ${PRODUCT_VERSION}" 到第一个Section之间插入一行代码 RequestExecutionLevel admin ...
- Leetcode-283 Move Zeroes
#283. Move Zeroes Given an array nums, write a function to move all 0's to the end of it while mai ...
- jquery导航栏html页面跳转导航字体变色
html代码: <div class="collapse"> <ul class="nav"> <li><a href ...
- 利用Httponly提升web应用程序安全性
随着www服务的兴起,越来越多的应用程序转向了B/S结构,这样只需要一个浏览器就可以访问各种各样的web服务,但是这样也越来越导致了越来越 多的web安全问题.www服务依赖于Http协议实现,Htt ...
- CentOS7安装mysql数据库
安装完Centos7,迫不急待的想安装mysql数据库,却没想到走了很多弯路,后来经过查资料,才知道了在Centos7中用MariaDB代替了mysql数据库. 准确来说,本文的标题有点误导的意思,本 ...
- 实施vertex compression所遇到的各种问题和解决办法
关于顶点压缩,好处是可以减少带宽,一定程度提高加载速度,可以提高约5-10%的fps,特别是mobile上,简单描述就是: 压缩之前(32字节) position float3 12normal fl ...
- 解决VS2010中在项目上右键鼠标,无“添加STS引用”菜单的问题
解决方法:将Windows Identity Foundation SDK文件夹C:\Program Files (x86)\Windows Identity Foundation SDK\v3.5\ ...
- FluentData Mysql分页的一个BUG
开发环境 FluentData3.0.VS.NET2010.Mysql5.0 问题描述 使用FluentData对一个表(记录数28)进行分页时,突然发现一个诡异的问题,第一页返回10条数据正常,第二 ...
- 1、Orchard商城开发——开发需求
需要开发的功能: 1.商品详情,可添加商品属性,如颜色,尺寸等. 2.商品类别,可显示该类别下的所有商品,可按品牌.颜色.尺寸等检索,并可按价格.销量等排序游览. 3.商品游览记录,收藏商品,加入购物 ...