关于ADMM算法中迭代优化的一种简化形式
一. 优化问题描述
求解这样一个具有等式约束的稀疏优化问题,其中矩阵 A ∈ R m × n A\in\mathcal{R}^{m\times n} A∈Rm×n 和 B ∈ R m × r B\in\mathcal{R}^{m\times r} B∈Rm×r 是已知的,矩阵 X ∈ R n × r X\in\mathcal{R}^{n\times r} X∈Rn×r 和 Y ∈ R m × r Y\in\mathcal{R}^{m\times r} Y∈Rm×r 是需要优化的:
min X , Y ∥ Y ∥ 1 s . t . A X − Y = B \begin{align} \min_{X,Y}& \ \Vert Y \Vert_1\\\nonumber \mathrm{s.t.}& \ AX-Y=B \end{align} X,Ymins.t. ∥Y∥1 AX−Y=B
二. 常用的迭代步骤
优化问题 (1) 的拉格朗日函数可以写为
L ( X , Y ) = ∥ Y ∥ 1 + < Γ , A X − Y − B > + μ 2 ∥ A X − Y − B ∥ F \begin{align} L(X,Y) = \Vert Y \Vert_1 + <\Gamma,AX-Y-B> + \frac{\mu}{2}\Vert AX-Y-B \Vert_F \end{align} L(X,Y)=∥Y∥1+<Γ,AX−Y−B>+2μ∥AX−Y−B∥F
其中, Γ ∈ R m × r \Gamma\in\mathcal{R}^{m\times r} Γ∈Rm×r 是拉格朗日乘子.
迭代步骤
更新 X X X:
X k + 1 = arg min X < Γ , A X − Y − B > + μ 2 ∥ A X − Y − B ∥ F = arg min X μ 2 ∥ A X − Y − B + Γ / μ ∥ F \begin{align}\nonumber X^{k+1} &= \argmin_{X} <\Gamma,AX-Y-B> + \frac{\mu}{2}\Vert AX-Y-B \Vert_F\\ &= \argmin_{X} \frac{\mu}{2}\Vert AX-Y-B + \Gamma/\mu\Vert_F\\ \end{align} Xk+1=Xargmin<Γ,AX−Y−B>+2μ∥AX−Y−B∥F=Xarg