數(shù)學算法在計算機編程中的優(yōu)化作用

周曉青

摘要

隨著科學技術(shù)的發(fā)展，計算機技術(shù)在社會生產(chǎn)生活的方方面面扮演著越來越重要的角色。在計算機技術(shù)領域，編程技術(shù)以其靈活性以及實用性成為了主要技術(shù)之一。而為了研究編程中的邏輯性離不開對數(shù)學算法的分析，通過數(shù)學算法使得編程得以被高效應用。本文在介紹數(shù)學算法的基礎之上，研究了數(shù)學算法對計算機編程技術(shù)的優(yōu)化作用以及其廣泛的應用，對計算機編程理解和掌握具有較重要的意義。

【關鍵詞】科學技術(shù) 數(shù)學算法 計算機編程優(yōu)化作用

計算機編程技術(shù)的靈活性使得計算機的應用千變?nèi)f化，而在計算機編程技術(shù)中離不開數(shù)學理論的基礎性支持，其中，不論是高等數(shù)學的微積分還是離散數(shù)學，都是編程實現(xiàn)的基礎性知識，在計算機編程中發(fā)揮了重要的作用。數(shù)學算法可以理解為一種建模思想，通過數(shù)學算法的融入，使得編程技術(shù)具有更強的高效性和邏輯性。因此，研究計算機編程，離不開對數(shù)學算法進行分析和理解，下面針對數(shù)學算法對計算機編程的優(yōu)化作用進行具體的分析。

1 數(shù)學算法的概述

計算機技術(shù)是在數(shù)學的基礎之上發(fā)展起來的。數(shù)學算法一般可以理解為數(shù)學歸納法，是在數(shù)學領域中的一種計算方法的總結(jié)。在某種特定的數(shù)學算法中，一般通過遵循某種數(shù)學上的原則來實現(xiàn)某些工作步驟，從而實現(xiàn)減少工作量、快速完成工作的目的，因此，恰當應用數(shù)學算法可以有效提高工作效率。同樣，對于計算機編程功能結(jié)果的實現(xiàn)，數(shù)學算法同樣具有十分重要的推動作用，數(shù)學算法中的建模思想對于功能的實現(xiàn)尤為重要。數(shù)學算法使得編程變得更具有高效性和針對性。

2 數(shù)學算法在計算機編程中的應用

隨著計算機技術(shù)的不斷進步以及互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，人類對于編程技術(shù)并不陌生，隨著對編程技術(shù)的深入研究，數(shù)學算法以及其中的數(shù)學建模思想也得到了相應的重視。所謂數(shù)學建模思想，需要首先對相關對象的信息進行了解，并對其內(nèi)部規(guī)律進行分析，通過數(shù)學思想建立模型，再通過計算機對其進行實現(xiàn)，以此實現(xiàn)相應的功能。

計算機編程以計算機語言為基礎，對計算機語言進行翻譯以及編寫，來實現(xiàn)特定的功能。在常用的計算機語言中，C語言是高級語言的基礎，同時也是應用十分廣泛的一種語言。計算機語言在編譯的過程中，都必須遵循邏輯操作，因此離不開數(shù)學算法對其進行設計和優(yōu)化，打破了計算機語言的局限性。

以簡單的計算器功能實現(xiàn)為例進行分析，想要實現(xiàn)運算功能，需要在計算器的內(nèi)部預先進行編程，通過程序設定使其具有計算加減乘除的功能，而數(shù)學算法便決定了程序的框架以及運算的法則。

3 數(shù)學算法對計算機編程的優(yōu)化作用

人們所使用的各種軟件一直處于不斷的更新和優(yōu)化中，而軟件的更新和開發(fā)都是依賴于計算機編程語言。為了進行合理的軟件設計和開發(fā)，我們首先要對其建立恰當?shù)臄?shù)學模型，這便離不開數(shù)學算法的應用，將實際應用問題和數(shù)學模型相聯(lián)系，便實現(xiàn)了從實際向理論化模型的轉(zhuǎn)換。在不同的編程語言中，數(shù)學算法均發(fā)揮了重要的作用。

3.1 C語言編程中數(shù)學算法的優(yōu)化作用

C語言作為常用的高級計算機語言，離不開數(shù)學算法的思想。通過在編程中使用數(shù)學算法可以使復雜的代碼變得簡潔和更具有邏輯性，將原本雜亂的代碼整理在數(shù)學算法框架之內(nèi)，代碼的簡化可以大大提高編程以及測試人員的工作效率，從而提高了編程語言的實用性。在應用數(shù)學算法進行程序設計時，首先要對任務進行邏輯分析，并根據(jù)實現(xiàn)思路列出算法流程圖，在根據(jù)流程圖進行程序的編寫，使編程過程思路清晰。數(shù)學算法本身還具有一定的抽象性，通過將具體問題抽象化，同樣使得編程語言更加精煉，在更短的時間中解決問題。

3.2 面向?qū)ο蟮挠嬎銠C語言中的數(shù)學算法的優(yōu)化作用

面向?qū)ο蟮挠嬎銠C語言是指在C語言基礎上發(fā)展而來的C++語言，之所以稱為面向?qū)ο笳Z言是指在C++語言中，當對對象進行語言編寫時，需要對該對象進行相應的封裝操作，這樣可以減少一些C語言中原本存在的弊端，優(yōu)化編程語言，提高編程效率。在C++語言設計中包括類的思想以及封裝的概念，這兩種編程思想均需要數(shù)學算法來進行優(yōu)化，恰當?shù)膽脭?shù)學算法可以提高類相關操作以及封裝的效率，從原理上進一步優(yōu)化編程。在進行C++語言編程過程中，首先要進行對類的相關定義，并在不同類之間完成所需要的嵌套、封裝等操作。除此之外，很多大的程序中需要繼承操作，這便使得大程序中的工作量十分巨大，通過數(shù)學算法的建模思想可以有效的將程序中變量進行統(tǒng)一的運算，大大減少了運算工作量。綜上所述，在面向?qū)ο蟮挠嬎銠C編程語言中，數(shù)學算法的建模思想十分重要，通過對編程語言進行數(shù)學建模能夠?qū)崿F(xiàn)編程過程的優(yōu)化。

3.3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計中數(shù)學算法的優(yōu)化作用

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計在編程過程中十分重要，合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使程序變得簡單便捷，對于程序調(diào)用等方面均可以減少計算機的處理時間，而數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)則是通過數(shù)學算法來進行設計，因此，在設計數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時需要對數(shù)學算法進行選擇和改進。特別地，當程序中存在共享變量的時候，對其進行合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設計還可以使得同一內(nèi)存空間內(nèi)同時存儲多個變量，提高了內(nèi)存空間的利用率，有效節(jié)約了資源?？梢?，在時間復雜的和空間復雜度上來講，數(shù)學算法均起到了重要的優(yōu)化作用。

4 總結(jié)

編程技術(shù)基于計算機語言而實現(xiàn)，通過數(shù)學算法在計算機編程中的應用可以使得編程更加精煉且更具有條理性和層次感，從而大大提高了編程效率。從另一方面來講，計算機科學技術(shù)可以被劃分為計算機技術(shù)、網(wǎng)絡相關技術(shù)以及算法相關技術(shù)等等，可見，在計算機領域數(shù)學算法已經(jīng)成為了一種重要的理論基礎。綜上所述，對于各種計算機編程方法而言，通過對數(shù)學算法的不斷改進均可以實現(xiàn)對計算機編程的優(yōu)化作用。

參考文獻

[1]李文舉.探討數(shù)學算法對計算機編程的優(yōu)化作用[J].電子技術(shù)與軟件工程，2016（12）：155-155.

[2]王運生.計算機編程方式改進的必要性及優(yōu)化策略[J].電腦編程技巧與維護，2014（20）：40-40.

[3]鄧昶.常用計算機編程語言的分析和選用技巧探析[J].計算機光盤軟件與應用，2014，5（19）：75-76.