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为稀疏随机矩阵分配平稳分布

数值分析 2025-01-10 v3 数值分析 最优化与控制 概率论 统计计算

摘要

目标平稳分布问题(TSDP)如下:给定一个不可约随机矩阵GG和一个目标平稳分布μ^\hat \mu,构造一个最小范数扰动Δ\Delta,使得G^=G+Δ\hat G = G+\Delta也是随机的,并且具有指定的目标平稳分布μ^\hat \mu。在本文中,我们重新审视了在Δ\Delta的支持集(即Δ\Delta的非零项集合)约束下的TSDP。这在实践中特别有意义,因为通常不能修改GG的所有条目。我们首先展示了如何构造一个可行解G^\hat G,其支持集与矩阵GG基本相同。然后,我们展示了如何使用分量1\ell_1范数和线性优化来计算全局最优和稀疏解。我们提出了一种高效的实现,依赖于列生成方法,该方法允许我们在几分钟内解决大小高达105×10510^5 \times 10^5的稀疏问题。我们通过几个数值实验说明了所提出的算法。

关键词

引用

@article{arxiv.2312.16011,
  title  = {Assigning Stationary Distributions to Sparse Stochastic Matrices},
  author = {Nicolas Gillis and Paul Van Dooren},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2312.16011},
  year   = {2025}
}

备注

29 pages, code available from https://gitlab.com/ngillis/TSDP. In this third version, we have added clarifications, corrections and remarks suggested to us by anonymous reviewers