智能算法在計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化中的運(yùn)用

孫黎博

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)越來越先進(jìn)、智能，在各個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。對(duì)于計(jì)算機(jī)應(yīng)用而言，編程方式?jīng)Q定了應(yīng)用效果。對(duì)此，文章重點(diǎn)對(duì)計(jì)算機(jī)編程方式和特點(diǎn)進(jìn)行概述，分析了計(jì)算機(jī)編程的發(fā)展情況，闡述了智能的內(nèi)涵，進(jìn)而探討了計(jì)算機(jī)編程中智能算法的運(yùn)用實(shí)踐以及策略優(yōu)化，并提出注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：智能算法；計(jì)算機(jī)編程；算法語言；優(yōu)化運(yùn)用

中圖分類號(hào)：TP311? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域、各個(gè)方面對(duì)計(jì)算機(jī)的需求逐漸提升，而且要求越來越多，需要計(jì)算機(jī)軟件不斷創(chuàng)新、更新，滿足多方面需求。在計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)中，編程作為核心，直接決定著軟件的應(yīng)用效果，是計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)的基礎(chǔ)保障。對(duì)此，計(jì)算機(jī)編程也需要不斷更新、優(yōu)化。當(dāng)前，程序員常常應(yīng)用智能算法實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)編程的優(yōu)化。智能算法也被稱為軟計(jì)算，是人們?cè)谏锝绲膯⒌舷陆Y(jié)合生物原理進(jìn)行模仿的一種求解算法，通過仿生原理進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。常用的智能算法包括遺傳算法、群集智能算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、模擬退火算法等，可在計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化中起到良好的效果，促使計(jì)算機(jī)更加智能。

1 計(jì)算機(jī)編程方式及特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)編程是人和計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行“溝通交流”的途徑和工具。人們采取二進(jìn)制符號(hào)命令對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。當(dāng)前，我國常見的計(jì)算機(jī)編程包括基礎(chǔ)機(jī)器語言、匯編語言以及高級(jí)語言，而且這3種語言有著不同的作用［1］。機(jī)器語言即直接在裸機(jī)上運(yùn)行的程序，由0和1組成的指令構(gòu)成，但是這種語言理解難度較大，技術(shù)人員逐漸將這些指令轉(zhuǎn)變?yōu)橹浄?，即匯編語言，但是匯編語言的機(jī)器思維較重。在計(jì)算機(jī)不斷發(fā)展的背景下，機(jī)器語言逐漸發(fā)展為和人類思維更加接近的語言，即高級(jí)語言。高級(jí)語言是比較常用的軟件開發(fā)語言，包括Java、C語言和VB等。其中，C語言更加接近匯編語言，是操作系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的語言，編程效果比較清晰。在C語言的基礎(chǔ)上，為了提升開發(fā)效率，出現(xiàn)了C++語言。C++語言不僅具備C語言面向過程的特點(diǎn)，而且又有面向?qū)ο蟮姆绞?，適用于桌面應(yīng)用開發(fā)和游戲開發(fā)。Java是一種純面向?qū)ο蟮恼Z言，不用在操作系統(tǒng)上運(yùn)行，而是在Java虛擬機(jī)上運(yùn)行，適用于移動(dòng)端和Web方面的開發(fā)［2］。

經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)編程廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)，而且數(shù)學(xué)知識(shí)是編程的核心內(nèi)容。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)編程方式、技術(shù)等也在不斷改變，智能算法就成為技術(shù)人員研究的重點(diǎn)內(nèi)容［3］。計(jì)算機(jī)編程包括理論知識(shí)、操作設(shè)計(jì)、智能算法等內(nèi)容，這3個(gè)內(nèi)容并不是獨(dú)立存在的，而是需要整合起來，相互配合運(yùn)用?，F(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)技術(shù)快速發(fā)展，然而在當(dāng)前社會(huì)發(fā)展的背景下，計(jì)算機(jī)編程方面的內(nèi)容并沒有得到有效改善，這就促使相關(guān)技術(shù)人員逐漸提升了對(duì)智能算法的重視程度，希望通過多種算法對(duì)計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行優(yōu)化，提升經(jīng)濟(jì)效益。

2 計(jì)算機(jī)編程的發(fā)展情況

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用也愈加廣泛，在改善人們生活方式、提升生活質(zhì)量方面具有重要作用。因此，計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化會(huì)促進(jìn)我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，推動(dòng)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)信息化的建設(shè)和發(fā)展，最終提升我國經(jīng)濟(jì)水平和經(jīng)濟(jì)效益，有效增強(qiáng)我國在國際市場中的競爭力，是我國重點(diǎn)支持的內(nèi)容［4］。

在信息時(shí)代下，計(jì)算機(jī)編程是實(shí)現(xiàn)信息化的基礎(chǔ)保障，與各個(gè)行業(yè)存在不同程度的聯(lián)系，例如：安卓智能手機(jī)中的軟件是利用Java和Kotlin編程的；計(jì)算機(jī)軟件編程則利用C語言、C++語言以及易語言等；紅綠燈、銀行ATM機(jī)也是應(yīng)用計(jì)算機(jī)編程實(shí)現(xiàn)各種功能。在計(jì)算機(jī)編程中，假如程序員能夠高效地應(yīng)用智能算法，就能有效提升計(jì)算機(jī)編程的邏輯思維［5］。程序員對(duì)智能算法展開深入探索后，發(fā)現(xiàn)智能算法和計(jì)算機(jī)編程之間存在一定的聯(lián)系，將智能算法應(yīng)用于計(jì)算機(jī)編程，可以達(dá)到優(yōu)化的效果。目前，我國計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化受到外界因素造成的影響較大，導(dǎo)致智能算法在計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化中的運(yùn)用較淺，缺乏深層次的應(yīng)用，體現(xiàn)在理論思想層面和研究應(yīng)用層面。這些問題的存在也在一定程度上表明計(jì)算機(jī)編程工作有著很大的提升、發(fā)展空間。在國際領(lǐng)域中，研究人員已經(jīng)意識(shí)到智能算法在計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化中的價(jià)值，并加強(qiáng)了對(duì)智能算法的運(yùn)用，推動(dòng)了計(jì)算機(jī)編程技術(shù)的發(fā)展。

3 智能算法的內(nèi)涵

智能算法也被稱為軟計(jì)算，是人們?cè)谏锝绲膯⒌舷?，結(jié)合并模仿生物原理的一種求解算法，通過仿生原理進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。常用的智能算法包括遺傳算法、群集智能算法、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法、模擬退火算法等［6］。遺傳算法主要根據(jù)生物進(jìn)化中“適者生存”的理念而設(shè)計(jì)，包含4個(gè)步驟，分別是對(duì)優(yōu)化問題的解進(jìn)行編碼、適應(yīng)函數(shù)的構(gòu)造和應(yīng)用、染色體組合、變異。群集智能算法是對(duì)螞蟻集群進(jìn)行模擬，對(duì)螞蟻依賴信息素進(jìn)行社會(huì)行為的研究。螞蟻在行動(dòng)的過程中，會(huì)在經(jīng)過的地方留下一些化學(xué)物質(zhì)，即信息素。信息素能夠被同一蟻群中后來經(jīng)過的螞蟻感知，并作為一種信號(hào)對(duì)后者的行動(dòng)造成影響，因此螞蟻會(huì)選擇同一路徑。人工網(wǎng)絡(luò)算法主要是在認(rèn)知理解人腦組織結(jié)構(gòu)和運(yùn)行機(jī)制的基礎(chǔ)上對(duì)人腦結(jié)構(gòu)和人類智能行為進(jìn)行模擬的一項(xiàng)工程系統(tǒng)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的原理是大腦皮層每一個(gè)點(diǎn)的活力是由其他點(diǎn)勢能釋放的綜合效能而產(chǎn)生的。這一勢能和興奮強(qiáng)度、興奮次數(shù)以及不相連的其他點(diǎn)接收的能量有關(guān)。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的建立和應(yīng)用步驟包括網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)確定、關(guān)聯(lián)權(quán)確定以及工作階段3個(gè)。模擬退火算法中的退火是一種物理過程，當(dāng)金屬物體加熱一段時(shí)間之后，金屬物體中的分子就會(huì)在狀態(tài)空間內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)；在溫度下降的過程中，這些分子也會(huì)逐漸停留在不同的狀態(tài)［7］；在溫度降到最低時(shí)，分子會(huì)重新通過一定的結(jié)構(gòu)排列。

在計(jì)算機(jī)編程中，程序員利用智能算法的計(jì)算過程，采用數(shù)學(xué)建模思想構(gòu)建計(jì)算機(jī)模型，進(jìn)而解決計(jì)算機(jī)編程中存在的一些漏洞，而且還能對(duì)計(jì)算機(jī)編程的整體運(yùn)行效率進(jìn)行評(píng)價(jià)。智能算法的應(yīng)用能夠有效提高計(jì)算機(jī)編程的工作效率，提升優(yōu)化效果，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)軟件和硬件的有效升級(jí)，為計(jì)算機(jī)程序的穩(wěn)定運(yùn)行奠定基礎(chǔ)。從關(guān)系角度而言，算法和計(jì)算機(jī)之間屬于緊密的關(guān)系，智能算法包括數(shù)字和幾何兩種邏輯關(guān)系，進(jìn)而形成全新的數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)算的總結(jié)和歸納。計(jì)算機(jī)程序以數(shù)學(xué)規(guī)律為基礎(chǔ)，對(duì)信息進(jìn)行整合和運(yùn)作，運(yùn)用遺傳算法、人工智能算法、蟻群算法等，明顯縮短了最優(yōu)解的出現(xiàn)時(shí)間。

4 計(jì)算機(jī)編程中智能算法的運(yùn)用實(shí)踐

4.1 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)屬于計(jì)算機(jī)編程中的重要環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是否具備科學(xué)性，會(huì)對(duì)編程的質(zhì)量造成直接影響。對(duì)此，相關(guān)技術(shù)人員需要對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行深入探索，保證其科學(xué)性，進(jìn)而提升計(jì)算機(jī)編程的合理性。智能算法的運(yùn)用能夠幫助技術(shù)人員完成這一目標(biāo)，技術(shù)人員可以利用數(shù)學(xué)關(guān)系對(duì)計(jì)算機(jī)編程的參數(shù)、位置信息等進(jìn)行科學(xué)優(yōu)化，進(jìn)而提升編程的合理性和可靠性［8］。對(duì)于數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，技術(shù)人員也需要進(jìn)行邏輯性分析，運(yùn)用智能算法為分析流程圖提供具有可靠性的支持。比如，在判斷年份是閏年還是平年的過程中，可以利用數(shù)學(xué)算法了解到閏年和平年最大的區(qū)別在于是否能夠被4或者400整除。若能則是閏年，若不能則是平年。傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)編程對(duì)這方面的判斷存在一定的復(fù)雜性，容易出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤，直接影響計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化的效果。而數(shù)學(xué)算法則能夠有效削弱計(jì)算的復(fù)雜性和難度，首先進(jìn)行400整除計(jì)算，然后進(jìn)行4整除計(jì)算，查看結(jié)果是否有余數(shù)，則可對(duì)年份進(jìn)行閏年和平年判斷。數(shù)學(xué)算法不僅能夠提升計(jì)算精準(zhǔn)度，而且還能縮短計(jì)算時(shí)間，優(yōu)化計(jì)算機(jī)編程質(zhì)量。在條件允許的情況下，數(shù)學(xué)算法在計(jì)算機(jī)編程中的運(yùn)用能夠?qū)崿F(xiàn)多數(shù)據(jù)同步處理，有效提升數(shù)據(jù)信息整理的效率和質(zhì)量。

4.2 數(shù)據(jù)模型設(shè)計(jì)

智能算法在計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化中的運(yùn)用，能夠幫助技術(shù)人員有效構(gòu)建科學(xué)的數(shù)學(xué)模型。第一，智能算法能夠進(jìn)一步簡化數(shù)據(jù)處理過程，降低計(jì)算機(jī)編程工作的復(fù)雜性，為今后達(dá)到計(jì)算機(jī)編程目標(biāo)創(chuàng)造條件。第二，智能算法可以充分應(yīng)用數(shù)據(jù)模型，確保計(jì)算機(jī)結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。在數(shù)據(jù)模型建設(shè)的過程中，需要全面分析模型的參數(shù)，判斷其與優(yōu)化目標(biāo)是否符合。第三，數(shù)據(jù)模型中包含一些計(jì)算方式，比如加、減、乘、除等，對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行確定和篩選，會(huì)在很大程度上提升檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)編程性能的優(yōu)化。

4.3 C語言的運(yùn)用

在計(jì)算機(jī)編程中，C語言是編程系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)語言，也是向高級(jí)語言拓展的基礎(chǔ)。程序員在進(jìn)行編程的過程中，就需要關(guān)注對(duì)C語言的運(yùn)用。但是，由于C語言在設(shè)計(jì)的過程中屬于比較簡單的內(nèi)容，其代碼的邏輯性也比較簡單，程序員在運(yùn)用C語言之前需要重復(fù)性地翻譯，一旦出現(xiàn)比較復(fù)雜的問題，C語言就會(huì)出現(xiàn)重復(fù)翻譯的情況。智能算法的應(yīng)用不僅能夠解決C語言自身存在的邏輯性較差的問題，而且還能簡化代碼內(nèi)容，在保證邏輯準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，提升計(jì)算機(jī)編程速度和效率。另外，智能算法還能完成計(jì)算機(jī)編程中邏輯分析的工作，制定分析流程圖，對(duì)計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行優(yōu)化，保證設(shè)計(jì)結(jié)果的可靠性。

4.4 對(duì)象語言的應(yīng)用

C++和C語言存在明顯的區(qū)別，C++不僅能夠重點(diǎn)解決對(duì)象程序設(shè)計(jì)方面的問題，還具備編程語言的功能，即在某一個(gè)對(duì)象的作用下對(duì)語言形式進(jìn)行轉(zhuǎn)變。在對(duì)語言形式進(jìn)行轉(zhuǎn)變的過程中，C++可以解決C語言編程中出現(xiàn)的設(shè)計(jì)問題，提升編程轉(zhuǎn)換效率，通過一種類概念的形式，從根本上提升編程效率。在計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化過程中，數(shù)學(xué)算法具有明顯的優(yōu)勢。數(shù)學(xué)算法的應(yīng)用能夠?qū)τ?jì)算機(jī)現(xiàn)有編程中的邏輯結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，提升編程內(nèi)容的穩(wěn)固性和高效性。從實(shí)際應(yīng)用情況而言，智能算法在對(duì)象語言的應(yīng)用過程中，首先做好類的定義，結(jié)合實(shí)際情況和實(shí)際需求，進(jìn)行嵌套處理。對(duì)于較大規(guī)模的程序，智能算法還需要進(jìn)行集成處理工作，通過各個(gè)部分之間的邏輯關(guān)系減少整理工作量，進(jìn)而從中獲取有價(jià)值的信息。另外，智能算法的科學(xué)運(yùn)用，還能構(gòu)建科學(xué)的數(shù)學(xué)模型。在這種狀況下，計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化只需要結(jié)合模型構(gòu)建的思路對(duì)問題進(jìn)行整理即可。

5 智能算法在計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化中的運(yùn)用策略

5.1 提升編程人員的技能水平

當(dāng)前的計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)依舊處于發(fā)展階段，有著不可估量的發(fā)展前景。在計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化過程中，智能算法的運(yùn)用還需要深入探索，這就需要教育部門提高重視程度，培養(yǎng)出更多的計(jì)算機(jī)編程人才，促進(jìn)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展。人才是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化的唯一途徑，也是計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的必要條件。在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域?qū)嶋H發(fā)展過程中，提升人才的專業(yè)能力，與時(shí)俱進(jìn)，可極大地推動(dòng)計(jì)算機(jī)行業(yè)持續(xù)性發(fā)展。

5.2 通過自主研發(fā)優(yōu)化編程方式

計(jì)算機(jī)編程技術(shù)作為當(dāng)代科學(xué)技術(shù)的重要構(gòu)成，不僅與計(jì)算機(jī)相關(guān)行業(yè)的發(fā)展有直接的關(guān)系，還會(huì)對(duì)計(jì)算機(jī)相關(guān)行業(yè)的安全穩(wěn)定發(fā)展造成直接影響。只有不斷強(qiáng)化計(jì)算機(jī)編程方式的自主研發(fā)能力，才能有效優(yōu)化計(jì)算機(jī)編程效果，保證該行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。因此，智能算法在計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化中的運(yùn)用，不僅需要相關(guān)部門提高對(duì)編程自主研發(fā)的重視程度，加強(qiáng)關(guān)注計(jì)算機(jī)研發(fā)、開發(fā)的過程，進(jìn)而改變計(jì)算機(jī)編程方式。

6 智能算法在計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化中的運(yùn)用注意事項(xiàng)

在智能算法設(shè)計(jì)中，程序員應(yīng)該將算法中的數(shù)字結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行分離處理，為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提供自由選擇的機(jī)會(huì)，并進(jìn)行最優(yōu)比較和選擇。同時(shí)，在數(shù)據(jù)模型以及數(shù)據(jù)模型運(yùn)算上，實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一抽象的數(shù)據(jù)類型，反映智能算法和計(jì)算機(jī)編程之間存在的相互制約、相互依存的關(guān)系。在智能算法表現(xiàn)自然模塊化之后，具有抽象性的數(shù)據(jù)類型也可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)應(yīng)用和任意移動(dòng)，這樣算法結(jié)構(gòu)也會(huì)更加清晰。自上而下的結(jié)構(gòu)形式不僅能夠使結(jié)構(gòu)層次分明，而且還能使結(jié)構(gòu)更加具有邏輯性。由于智能算法存在一定的復(fù)雜性，程序員在運(yùn)用智能算法進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程的過程中，就需要掌握算法編程程序。假如計(jì)算機(jī)編程復(fù)雜性程度較高，那么算法復(fù)雜性也會(huì)增加。計(jì)算機(jī)在分析目標(biāo)的過程中就會(huì)對(duì)遇到的既定問題運(yùn)用多種算法，并選擇出復(fù)雜性最低的算法作為最佳的算法。

7 結(jié)語

在計(jì)算機(jī)編程中，智能算法的運(yùn)用是重要內(nèi)容，能夠更好地處理計(jì)算機(jī)程序中存在的問題，簡化計(jì)算步驟，減少重復(fù)現(xiàn)象發(fā)生的頻率。對(duì)此，相關(guān)技術(shù)人員要不斷提升自身能力水平，探究智能算法的運(yùn)用方式，提升計(jì)算機(jī)編程性能，促進(jìn)計(jì)算機(jī)行業(yè)的發(fā)展。

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（編輯 王雪芬）

Application of intelligent algorithm in computer programming optimization

Sun? Libo

（Luoyang Normal University， Luoyang 471000， China）

Abstract： Under the continuous development of science and technology， computer technology is more and more advanced， intelligent， in a wide range of applications in various fields. For computer applications， the programming method determines the application effect. In this regard， this paper focuses on summarizing the ways and characteristics of computer programming， briefly analyzes the development of computer programming， expounds the connotation of intelligent algorithm， and then discusses the application practice and optimization strategy of intelligent algorithm in computer programming， and puts forward the matters for attention.

Key words： intelligent algorithm; computer programming; algorithm language; optimized application