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TikTok L1/L2/L0:为什么有的正则能把系数归零

用一维最优解推导soft threshold和L2收缩,区分目标诱导稀疏与普通梯度更新。

题目重点:用一维最优解推导soft threshold和L2收缩,区分目标诱导稀疏与普通梯度更新。

题意与假设

这道练习题保留了面经中值得训练的核心约束,并将需要澄清的条件单独列出。现场拿到变体时,先和面试官确认这些条件。

  • 训练最小化0.5(w−a)²+λR(w),λ≥0;一般相关多维设计还需完整优化。
  • L0表示非零个数,严格说不是真正norm,优化非凸。

解题路线

  1. L1在0处有折角,其subgradient是区间[−1,1];最优条件允许一段小信号a被完全抵消,得到soft threshold sign(a)max(|a|−λ,0)。
  2. L2用0.5λw²时解w=a/(1+λ),连续收缩,但a非零时通常不变成精确0。特殊数据、数值裁剪或约束可能给零,不要说数学上永远不能零。
  3. 普通L1梯度/次梯度迭代不一定每步落到0,proximal或坐标下降明确实现阈值。目标偏好稀疏不等于任何optimizer会立即生成大量精确零。
  4. L0惩罚非零数量,能直接偏向选择更少系数,但离散非凸优化困难。把L0称“范数0”只是习惯名,缺乏齐次等norm公理。
  5. 特征尺度改变同一λ含义,因此标准化/按特征权重要确认;截距通常是否惩罚需指定,相关特征下L1可能择一而不稳定,Elastic Net结合两者。
  6. 验证一维闭式解对所有网格候选目标更低,再解释几何菱形/圆只是直观,完整结论依目标与设计矩阵。真实选择λ用验证,不编统一值。

手动走一遍

a=0.3,λ=0.5,L1解0;L2解0.2。a=2,λ=0.5,L1解1.5,L2解4/3。同一λ因两种R定义不同,不能仅比数值大小判断强弱。

规模与取舍

一维prox O(1),P参数元素级阈值O(P);多维整体优化成本取决于迭代/数据矩阵,L0一般不能承诺同样高效全局解。

易错点与追问

容易失分的边界

  • L2任何情况都绝不为0。
  • 加L1普通GD每步一定精确稀疏。
  • L0是真正满足公理的norm。

继续深挖

  • 相关特征为何不稳定?
  • Elastic Net怎样改prox?
  • bias要不要惩罚?
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