In this paper we consider a class of structured monotone inclusion (MI) problems that consist of finding a zero in the sum of two monotone operators, in which one is maximal monotone while another is locally Lipschitz continuous. In particular, we first propose a primal-dual extrapolation (PDE) method for solving a structured strongly MI problem by modifying the classical forward-backward splitting method by using a point and operator extrapolation technique, in which the parameters are adaptively updated by a backtracking line search scheme. The proposed PDE method is almost parameter-free, equipped with a verifiable termination criterion, and enjoys an operation complexity of ${\cal O}(\log \epsilon^{-1})$, measured by the amount of fundamental operations consisting only of evaluations of one operator and resolvent of another operator, for finding an $\epsilon$-residual solution of the structured strongly MI problem. We then propose another PDE method for solving a structured non-strongly MI problem by applying the above PDE method to approximately solve a sequence of structured strongly MI problems. The resulting PDE method is parameter-free, equipped with a verifiable termination criterion, and enjoys an operation complexity of ${\cal O}(\epsilon^{-1}\log \epsilon^{-1})$ for finding an $\epsilon$-residual solution of the structured non-strongly MI problem. As a consequence, we apply the latter PDE method to convex conic optimization, conic constrained saddle point, and variational inequality problems, and obtain complexity results for finding an $\epsilon$-KKT or $\epsilon$-residual solution of them under local Lipschitz continuity. To the best of our knowledge, no prior studies were conducted to investigate methods with complexity guarantees for solving the aforementioned problems under local Lipschitz continuity. All the complexity results obtained in this paper are entirely new.


翻译:在本文中,我们考虑的是一组结构化单项内存(MI)问题,其中包括在两个单项内存操作员的总和中找到零,其中一个是最大单项内存,另一个是局部Lipschitz 的连续性。特别是,我们首先提出一种原始双倍外推法(PDE)解决结构化强MI问题的方法,通过使用一个点和操作员的外推法来修改典型的向前向分解法,其中参数通过回溯跟踪线搜索方案适应性地更新。拟议的PDE方法几乎没有参数,配有可核查的终止标准,并且具有$至alm O}(log\\ eplon) 的操作复杂性复杂性复杂性。因此,PDEral-lex-lus 的操作量只包括对一个操作员和另一个操作员的固态外推法,在结构化的MI问题中找到一个$-lusion-reditional 问题。我们随后提出了另一种PDE方法,通过应用上述方法来解决一个结构化的连续的美元内存问题。

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