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一类迭代行作用方法综述:Kaczmarz方法

数值分析 2024-04-10 v2 数值分析

摘要

Kaczmarz算法是一种求解线性方程组的迭代方法。在处理大规模系统时,该算法在迭代算法中脱颖而出,原因有二。首先,在每次迭代中,Kaczmarz算法仅使用单个方程,从而使得每次迭代的计算量最小。其次,求解整个系统可能只需要使用一小部分方程。这些特性使得Kaczmarz算法受到了广泛关注。研究人员观察到,随机选择方程可以提高算法的收敛速度。这一见解导致了随机Kaczmarz算法的发展,随后又出现了若干其他变体。本文以大规模稠密随机系统为基准,对原生Kaczmarz算法及其众多变体进行了深入分析。通过研究,我们验证了对于相容系统,各种行采样方案可以优于原始Kaczmarz方法和随机Kaczmarz方法。具体而言,无放回采样和使用拟随机数是最快的技术。然而,对于不相容系统,用于最小二乘问题的共轭梯度法在这类系统上优于Kaczmarz方法的所有变体。

关键词

引用

@article{arxiv.2401.02842,
  title  = {Survey of a Class of Iterative Row-Action Methods: The Kaczmarz Method},
  author = {Inês A. Ferreira and Juan A. Acebrón and José Monteiro},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2401.02842},
  year   = {2024}
}