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Pinterest L1 与 L2 正则化:稀疏性、缩小权重与实务边界

MLE Intern VO 直接问 L1/L2 差别;从目标函数、软阈值例子、特征尺度和优化取舍给出可解释答案。

题目重点:MLE Intern VO 直接问 L1/L2 差别;从目标函数、软阈值例子、特征尺度和优化取舍给出可解释答案。

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。

  • 训练解释从线性模型的目标 Ldata(w)+λ||w||₁ 或 Ldata(w)+(λ/2)||w||₂² 出发;是否惩罚偏置项和归一化层参数需按实现决定。
  • 比较前对数值特征做合理尺度标准化,否则同一个 λ 对不同量纲权重的意义不一致。

解题路线

  1. L1 对每个非零权重的惩罚梯度大小近似常量 λ,在零处用次梯度;L2 的梯度为 λw,权重越大收缩越强且在零处平滑。
  2. 用一维平方损失 (w−z)²/2:L1 最优解是 sign(z)·max(|z|−λ,0),可精确变零;L2 最优解 z/(1+λ),一般只缩小不直接为零。
  3. 若追求稀疏特征选择可考虑 L1,相关特征中它可能任意择一;L2 倾向平滑分摊,数值优化也较稳定。两者可用 Elastic Net 组合。
  4. 调参需固定切分与尺度、比较验证曲线、模型稀疏度和线上成本;不能只凭 L1 稀疏就断言预测更好。

手动走一遍

z=0.8、λ=1 时,L1 解为 0,L2 解为 0.4;z=3、λ=1 时,L1 解为 2,L2 解为 1.5。具体系数取决于目标函数里 λ 和 1/2 的定义,面试时先写出目标式。

规模与取舍

对 d 维参数,计算 L1/L2 惩罚与梯度均 O(d) 时间,通常 O(1) 到 O(d) 附加空间取决于优化器。L1 的非光滑点可能需要 proximal/坐标下降;训练总成本还取决于模型与数据。

易错点与追问

容易失分的边界

  • 说 L2 会必然把许多权重精确设为零。
  • 漏写目标函数的 λ 定义,却用固定数字比较结果。
  • 忽略特征单位和标准化,误解正则强弱。
  • 把权重衰减与所有优化器的 L2 惩罚视为完全等价。

继续深挖

  • 高度相关特征下 L1 为什么可能不稳定?
  • Elastic Net 在什么条件下更合适?
  • 为什么 AdamW 要将 weight decay 与梯度更新解耦?
  • Embedding 稀疏表上怎样选择正则策略?
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