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算法是指學習模型的具體計算方法。
統計學習基於訓練數據集，根據學習策略，從假設空間中選擇最優模型，最後需要考慮用什麼樣的計算方法來求解最優模型。
這時，統計學習問題歸結爲最優化問題，統計學習的算法成爲求解最優化問題的算法。如果最優化問題有顯式的解析解，這個最優化問題就比較簡單，但通常解析解不存在，這就需要用數值計算的方法求解，如何保證求到全局最優解，並使求解的過程非常高效，就成爲一個重要問題。統計學習可以利用已有的最優算法，有時也需要開發獨自的最優化算法。
統計學習方法之間的不同，主要來自其模型、策略、算法的不同，確定了模型、策略、算法，統計學習的方法也就確定了，這也就是將其稱爲統計學習三要素的原因。