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乘法器交替方向方法的自等价性。 (英语) Zbl 1372.65186号

Glowinski,Roland(编辑)等人,《通信和成像、科学和工程中的分裂方法》,Cham:Springer(ISBN 978-3-319-41587-1/hbk;978-3-3169-41589-5/电子书)。《科学计算》,165-194(2016)。
摘要:乘法器的交替方向方法(ADM或ADMM)将复杂的优化问题分解为更简单的子问题。ADM算法通常很短,易于实现,但在大规模优化问题上表现出(接近)最先进的性能。为了应用ADM,我们首先将给定的问题表示为“ADM-ready”形式,因此最终的算法取决于公式。类似\(\mathrm的问题{最小化}_\mathbfxu(mathbf{x})+v(mathbf{Cx},)有六种不同的“ADM-ready”配方。它们可以是原始形式或对偶形式,并且它们因引入虚拟变量的方式不同而不同。对于每个“ADM-ready”公式,根据原始变量的更新方式,ADM可以按两种不同的顺序应用。最后,我们得到了十二种不同的ADM算法!它们之间的比较如何?应该选择哪种算法?在本章中,我们将说明应用ADM的许多不同方法是等效的。具体地说,我们证明了应用于原始公式的ADM等价于应用于其拉格朗日对偶的ADM;ADM相当于应用于相同问题的鞍点公式的原对偶算法。这些结果令人惊讶,因为ADM中的原始变量和对偶变量似乎被处理得非常不同,而且之前的一些工作在特定问题上表现出了一种对另一种的偏好。此外,当两个目标函数中的一个是二次的,可能受到仿射约束时,我们证明交换ADM中两个原始变量的更新顺序可以得到相同的算法。这些结果确定了一个问题的少数几个真正不同的ADM算法,这些算法通常具有不同形式的子问题,从中很容易选择一个具有计算最友好的子问题。
关于整个系列,请参见[Zbl 1362.65002号].

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