计算机科学 > 数据结构与算法
[提交于 2025年7月15日
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标题: 接近求解具有低秩结构的密集线性系统的最优性
标题: Approaching Optimality for Solving Dense Linear Systems with Low-Rank Structure
摘要: 我们为求解线性系统和回归问题提供了新的高精度随机算法,这些系统和问题除了$k$个大的奇异值外都是良态的。 对于求解这样的$d \times d$正定系统,我们的算法以高概率成功。 运行时间为$\tilde O(d^2 + k^\omega)$。 对于在矩阵$\mathbf{A} \in \mathbb{R}^{n \times d}$中求解此类回归问题,我们的方法以高概率成功。 并且在时间$\tilde O(\mathrm{nnz}(\mathbf{A}) + d^2 + k^\omega)$运行,其中$\omega$是矩阵乘法指数,$\mathrm{nnz}(\mathbf{A})$是$\mathbf{A}$中非零项的数量。我们的方法在密集输入下几乎达到这些问题的自然复杂度限制,并改进了先前方法中的一种权衡,这些方法对于$d\times d$系统的运行时间要么是$\tilde O(d^{2.065}+k^\omega)$,要么是$\tilde O(d^2 + dk^{\omega-1})$。 此外,我们展示了如何在所有但$k$个奇异值具有适当有界广义均值的较弱假设下获得这些运行时间。 因此,我们给出了第一个几乎线性时间算法,用于计算任意稠密矩阵的核范数的乘法近似值。 我们的算法基于三个一般的递归预处理框架,其中矩阵抽样和低秩更新公式被精心调整以适应问题的结构。
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