We study low rank approximation of tensors, focusing on the tensor train and Tucker decompositions, as well as approximations with tree tensor networks and more general tensor networks. For tensor train decomposition, we give a bicriteria $(1 + \eps)$-approximation algorithm with a small bicriteria rank and $O(q \cdot \nnz(A))$ running time, up to lower order terms, which improves over the additive error algorithm of \cite{huber2017randomized}. We also show how to convert the algorithm of \cite{huber2017randomized} into a relative error algorithm, but their algorithm necessarily has a running time of $O(qr^2 \cdot \nnz(A)) + n \cdot \poly(qk/\eps)$ when converted to a $(1 + \eps)$-approximation algorithm with bicriteria rank $r$. To the best of our knowledge, our work is the first to achieve polynomial time relative error approximation for tensor train decomposition. Our key technique is a method for obtaining subspace embeddings with a number of rows polynomial in $q$ for a matrix which is the flattening of a tensor train of $q$ tensors. We extend our algorithm to tree tensor networks. In addition, we extend our algorithm to tensor networks with arbitrary graphs (which we refer to as general tensor networks), by using a result of \cite{ms08_simulating_quantum_tensor_contraction} and showing that a general tensor network of rank $k$ can be contracted to a binary tree network of rank $k^{O(\deg(G)\tw(G))}$, allowing us to reduce to the case of tree tensor networks. Finally, we give new fixed-parameter tractable algorithms for the tensor train, Tucker, and CP decompositions, which are simpler than those of \cite{swz19_tensor_low_rank} since they do not make use of polynomial system solvers. Our technique of Gaussian subspace embeddings with exactly $k$ rows (and thus exponentially small success probability) may be of independent interest.


翻译:(q)\\cdot\nz(A) 运行时间,到更低的排序条件,这可以改善 Exqor 火车和塔克分解的添加错误算法。我们还可以展示如何将 Exqor 网络的算法转换为相对错误算法。对于 Exgor 火车分解,我们给出双标准$(1 +\ eps) $(美元) 的美元(qqdot\nz(A) 运行时间) 和 $(qkdot) 美元(美元) 运行时间,直到更低的顺序条件,这比 Excite 2017 comdom 的添加错误算法(cite =huber2017andom) 更好。我们还展示如何将 commal_Gite arrial 的算算法转换为相对错误算法。

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