范数

2018-09-01  本文已影响0人  热血大桃子

 在机器学习中我们通常使用范数来衡量一个向量的大小,其定义如下:\left \| x \right \|_{p} = \left ( \sum_{i}\left | x_{i} \right |^{p} \right )^\frac{1}{p}
其中p \epsilon \mathbb{R}p\geqslant 0
 范数是将向量映射到非负值的函数,通俗的说,向量x的范数是衡量从原点到点x的距离。

1. L_0范数

L_0范数,即p=0,代入上面公式中,严格说数学意义上是不对的,一般来说L_0范数用来表示向量中非零元素的个数(有些情况下我们希望用向量中非零元素的个数来衡量向量的大小)。

2. L_1范数

L_1范数,即p=1,有如下:\left \| x \right \|_{1} = \sum_{i}\left | x_{i} \right |
L_1范数用来表示向量中非零元素绝对值之和,在机器学习问题中,遇到零和非零元素之间的差异性非常重要时候,通常会使用L_1范数。

3. L_2范数

L_2范数,即p=2,有如下:\left \| x \right \|_{2} = \left ( \sum_{i}\left | x_{i} \right |^{2} \right )^\frac{1}{2}
L_2范数也被成为欧几里得范数,可以表示从原点出发到向量x确定点的欧几里得距离。通常被用来做优化目标函数的正则化项,防止模型因迎合训练集而过拟合,提高模型的泛化能力。通常,平方L_{2}范数也能用来描述向量大小,可以通过计算点积x^{T}x。也就是说L_{2}范数可以描述为(x^{T}x)^{\frac{1}{2}}

4. L_\infty 范数

L_\infty范数,即p=\infty,有如下:\left \| x \right \|_{\infty } = \left ( \sum_{i}\left | x_{i} \right |^{\infty } \right )^\frac{1}{\infty }
L_\infty范数也被成为最大范数,可以表示向量中具有最大幅值的绝对值。通常写法为:
\left \| x \right \|_{\infty} =max\left(|x_{i}|\right)

5. Frobenius范数

 用来衡量矩阵的大小,如:
\left \| x \right \|_{2} = \left ( \sum_{i,j} A_{i,j}^{2} \right )^\frac{1}{2}

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