什么是范数(norm)?以及L1,L2范数的简单介绍

什么是范数(norm)?以及L1,L2范数的简单介绍
什么是范数?
范数,是具有“距离”概念的函数。我们知道距离的定义是⼀个宽泛的概念,只要满⾜⾮负、⾃反、三⾓不等式就可以称之为距离。范数是⼀种强化了的距离概念,它在定义上⽐距离多了⼀条数乘的运算法则。有时候为了便于理解,我们可以把范数当作距离来理解。
在数学上,范数包括向量范数和矩阵范数,向量范数表征向量空间中向量的⼤⼩,矩阵范数表征矩阵引起变化的⼤⼩。⼀种⾮严密的解释就是,对应向量范数,向量空间中的向量都是有⼤⼩的,这个⼤⼩如何度量,就是⽤范数来度量的,不同的范数都可以来度量这个⼤⼩,就好⽐⽶和尺都可以来度量远近⼀样;对于矩阵范数,学过线性代数,我们知道,通过运算AX=B,可以将向量X变化为B,矩阵范数就是来度量这个变化⼤⼩的。
这⾥简单地介绍以下⼏种向量范数的定义和含义
2、L0范数
当P=0时,也就是L0范数,由上⾯可知,L0范数并不是⼀个真正的范数,它主要被⽤来度量向量中⾮零元素的个数。⽤上⾯的L-P定义可以得到的L-0的定义为:
水泥厂脱硝这⾥就有点问题了,我们知道⾮零元素的零次⽅为1,但零的零次⽅,⾮零数开零次⽅都是什么⿁,很不好说明L0的意义,所以在通常情况下,⼤家都⽤的是:
表⽰向量x中⾮零元素的个数。对于L0范数,其优化问题为:
钢水取样器在实际应⽤中,由于L0范数本⾝不容易有⼀个好的数学表⽰形式,给出上⾯问题的形式化表⽰是⼀个很难的问题,故被⼈认为是⼀个NP难问题。所以在 实际情况中, L0的最优问题会被放宽到L1或L2下的最优化。
3、L1范数
L1范数是我们经常见到的⼀种范数,它的定义如下:
表⽰向量x中⾮零元素的绝对值之和。
L1范数有很多的名字,例如我们熟悉的 曼哈顿距离、最⼩绝对误差等。使⽤ L1范数可以度量两个向量间的差异,如绝对误差和(Sum of
Absolute Difference):
对于L1范数,它的优化问题如下:
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由于L1范数的天然性质,对L1优化的解是⼀个稀疏解, 因此L1范数也被叫做稀疏规则算⼦。 通过L1可以实现特征的稀疏,去掉⼀些没有信息的特征,例如在对⽤户的电影爱好做分类的时候,⽤户有100个特征,可能只有⼗⼏个特征是对分类有⽤的,⼤部分特征如⾝⾼体重等可能都是⽆⽤的,利⽤L1范数就可以过滤掉。
4、L2范数
L2范数是我们最常见最常⽤的范数了,我们⽤的最多的度量距离欧⽒距离就是⼀种L2范数,它的定义如下:
表⽰向量元素的平⽅和再开平⽅。
像L1范数⼀样,L2也可以度量两个向量间的差异,如平⽅差和(Sum of Squared Difference):
对于L2范数,它的优化问题如下:
L2范数通常会被⽤来做优化⽬标函数的正则化项,防⽌模型为了迎合训练集⽽过于复杂造成过拟合的情况,从⽽提⾼模型的泛化能⼒。
5、L  范数
当 p=∞时,也就是L
防盗螺母范数,它主要被⽤来度量向量元素的最⼤值,与L0⼀样,通常情况下表⽰为
以上内容转载于SethChai 的博客,再次感谢博主的分享,转载请附上原⽂链接:
扩展⼀点:
使⽤机器学习⽅法解决实际问题时,我们通常要⽤L1或L2范数做正则化(regularization),从⽽限制权值⼤⼩,减少过拟合风险。特别是在使⽤梯度下降来做⽬标函数优化时,
L1和L2的区别懒人床
L1范数(L1 norm)是指向量中各个元素绝对值之和,也有个美称叫“稀疏规则算”(Lasso regularization)。
⽐如 向量A=[1,-1,3], 那么A的L1范数为 |1|+|-1|+|3|.
∞∞
简单总结⼀下就是:
L1范数: 为x向量各个元素绝对值之和。
L2范数: 为x向量各个元素平⽅和的1/2次⽅,L2范数⼜称Euclidean范数或者Frobenius范数
Lp范数: 为x向量各个元素绝对值p次⽅和的1/p次⽅.香皂包装
L1正则化产⽣稀疏的权值, L2正则化产⽣平滑的权值为什么会这样?
在⽀持向量机学习过程中,L1范数实际是⼀种对于成本函数求解最优的过程,因此,L1范数正则化通过向成本函数中添加L1范数,使得学习得到的结果满⾜稀疏化,从⽽⽅便提取特征。
L1范数可以使权值稀疏,⽅便特征提取。 L2范数可以防⽌过拟合,提升模型的泛化能⼒。
L1和L2正则先验分别服从什么分布
⾯试中遇到的,L1和L2正则先验分别服从什么分布,L1是拉普拉斯分布,L2是⾼斯分布。

本文发布于:2024-09-21 16:34:13,感谢您对本站的认可!

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