This paper is concerned with full matrix decomposition of matrices, primarily low-rank matrices. It develops a QLP-like decomposition algorithm such that when operating on a matrix A, gives A = QLP^T , where Q and P are orthonormal, and L is lower-triangular. The proposed algorithm, termed Rand-QLP, utilizes randomization and the unpivoted QR decomposition. This in turn enables Rand-QLP to leverage modern computational architectures, thus addressing a serious bottleneck associated with classical and most recent matrix decomposition algorithms. We derive several error bounds for Rand- QLP: bounds for the first k approximate singular values as well as the trailing block of the middle factor, which show that Rand-QLP is rank-revealing; and bounds for the distance between approximate subspaces and the exact ones for all four fundamental subspaces of a given matrix. We assess the speed and approximation quality of Rand-QLP on synthetic and real matrices with different dimensions and characteristics, and compare our results with those of multiple existing algorithms.


翻译:本文涉及矩阵的完全矩阵分解, 主要是低级矩阵。 它开发了一个类似 QLP 的分解算法, 这样在矩阵 A 操作时, 给 A = QLPQT, Q和P 是正态, L 是低三角。 提议的算法叫做 Rand- QLP, 使用随机化和未爆的 QR 分解。 这反过来又使 Rand- QLP 能够利用现代计算结构, 从而解决与古典和最新矩阵分解算法相关的严重瓶颈问题。 我们为 Rand- QLP 得出了几个错误界限: 第一个 k 近似单值的边框, 以及中间因素的后方块, 这表明 Rand- QLP 是一等反射线; 以及 使给定矩阵中所有四个基本子空间的近点子空间和准确空间之间的距离。 我们评估合成和真实矩阵中Rand- QP 的速度和近似质量, 以及这些矩阵的多重尺寸和特性, 比较我们现有的结果。

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