Складність пошуку псевдоінверсної матриці


11

Скільки арифметичних операцій потрібно, щоб знайти псевдоінверсію матриці Мура – ​​Пенроуза довільного поля?

Якщо матриця обернена і складна, то це просто обернена. Пошук зворотного займає час О(нω) , де ω - константа множення матриці. Це теорема 28.2 у вступі до алгоритмів 3-го видання.

Якщо матриця має лінійно незалежні рядки або стовпці і складною величиною, то псевдоінверсна матриця може бути обчислена відповідно A ∗ ( A A ∗ ) - 1 або ( A A ∗ ) - 1 A ∗ , де A ∗ - кон'югат транспозиції з A . Зокрема, це має на увазі O ( п & omega ; ) час перебування псевдообернених A .АА∗(АА∗)-1(АА∗)-1А∗А∗АO(nω)A

Для загальної матриці алгоритми, які я бачив, використовують QR-розкладання або SVD, який, здається, приймає арифметичні операції в гіршому випадку. Чи є алгоритми, які використовують менше операцій?O(n3)


У мене є стежити, це може бути занадто простим , але можете ви підтвердити , що це п тут в рівнянні складності. Це розмірність матриці і що, якщо матриця не є квадратом?
— Майк Помп

У твердженні, що обернене може бути знайдено за час , n - це дійсно розмірність квадратної матриці; якщо матриця не квадратна, ви, мабуть, можете взяти n для більшого розміру. O(nω)nn
— Девід Річербі

Оскільки це просте запитання, я відповів на нього тут. Однак якщо у вас є додаткові запитання, будь ласка, задайте їх як сторінку самостійно, натиснувши кнопку "задати питання" вгорі сторінки. Ви можете посилання на цю сторінку, щоб дати контекст. Цей веб-сайт налаштований лише на одне запитання на кожній сторінці: немає теми, а публікації переміщуються відповідно до голосів, які вони отримують, тому речі стають жахливо заплутаними з більш ніж одним питанням на сторінці. Додаткову інформацію можна отримати в нашому короткому турі та в нашому довідковому центрі .
— Девід Річербі

Відповіді:


7

Перш за все, люди, як правило, забувають, що - це мінімум. Щоразу, коли ми пишемо O ( n ω ) , ми маємо на увазі для всіх γ > ω , існує алгоритм, що працює в часі O γ ( n γ ) .ωO(nω)γ>ωOγ(nγ)

Келлер-Гегріг показав (серед іншого), як представити матрицю в нормальній формі за часом O ( n ω ) . Якщо A має ранг r , то нормальна форма рангу A дорівнює S ( I r 0 0 0 ) T для деяких оборотних S , T відповідних розмірів; див. також Алгебраїчну теорію складності, пропозиція 16.13 на сторінці 435.AО(нω)АrА

S(Яr000)Т
S,Т

Нормальна форма рангу схожа на розклад рангів, згаданий у статті Вікіпедії, де X має r стовпці, а Y - r рядки. У самому справі, можна взяти X , щоб бути першою г стовпці S , і Y , щоб бути першим г рядами Т . Враховуючи це розкладання, Вікіпедія дає формулу для псевдоінверси, використовуючи лише суміжні ерміти, множення матриць і зворотну матрицю. Тому псевдоінверс можна обчислити за час O ( n ω ) .А=ХYХrYrХrSYrТО(нω)


Дякую за відповідь! Я дістав папір і виявив, що, здається, мені не вистачає фону. Чи є якісні вступи / опитування щодо такого результату? Я знаю, що теорія складності алгебраїків хороша, але зараз її перевіряють із бібліотеки ...
— Чао Сю

1
Можуть бути відповідні конспекти лекцій, хоча, мабуть, найкраще поглянути на книгу. CLRS (Вступ до алгоритмів) також містить деякий відповідний матеріал, такий як еквівалентність між множенням матриць та зворотною матрицею.
— Yuval Filmus

Тож взагалі має місце? Чи можете ви дати мені підказку, що таке "константа множення матриці" w ? О(нω)ш
— бен

Ми не знаємо значення . Найкраща верхня межа, завдяки Ле Голлу , - ω < 2,3728639 . Можна припустити, що ω = 2 . ωω<2.3728639ω=2
— Yuval Filmus
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.