計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化中的數(shù)學(xué)算法作用

帖旻陽(yáng)

摘要

在現(xiàn)代社會(huì)中，計(jì)算機(jī)的發(fā)展是非常迅猛的，社會(huì)發(fā)展的中心已經(jīng)從過(guò)去的工業(yè)生產(chǎn)轉(zhuǎn)向了以高科技生產(chǎn)為中心，計(jì)算機(jī)技術(shù)在社會(huì)的發(fā)展和進(jìn)步中起著非常重要的作用。本文主要是介紹了數(shù)字算法與計(jì)算機(jī)編程的基本概況，分析了數(shù)字算法對(duì)計(jì)算機(jī)編程的影響作用與優(yōu)化的功能，希望對(duì)研究數(shù)字算法與計(jì)算機(jī)編程上有一定的研究意義。

【關(guān)鍵詞】數(shù)學(xué)算法 計(jì)算機(jī)編程 優(yōu)化

1 數(shù)學(xué)算法與計(jì)算機(jī)編程的基本概況

1.1 數(shù)學(xué)算法的概況

算法是作為數(shù)學(xué)研究中最基本但是最重要的組成部分，在計(jì)算機(jī)程序的設(shè)計(jì)編制研究中它占據(jù)著重要地位，它能夠幫助計(jì)算機(jī)編程更加的人性化，更加的靈活。計(jì)算機(jī)編程中運(yùn)用數(shù)字算法能夠在相應(yīng)的數(shù)學(xué)原理和步驟的基礎(chǔ)上，進(jìn)行計(jì)算工作，并采用最小費(fèi)用、最小計(jì)算量和遵循數(shù)學(xué)定律的最快方法以得到準(zhǔn)確的結(jié)果。它的基本思想是觀察事物的發(fā)展，總結(jié)事物規(guī)律運(yùn)用規(guī)律進(jìn)行基本的計(jì)算，這就在很大程度上減少了計(jì)算機(jī)工程量。

今天，信息技術(shù)正在迅速發(fā)展和創(chuàng)新中。數(shù)學(xué)算法對(duì)計(jì)算機(jī)程序的設(shè)計(jì)和編譯有著越來(lái)越大的影響。數(shù)學(xué)算法己逐漸成為計(jì)算機(jī)程序設(shè)計(jì)人員應(yīng)具備的基本素養(yǎng)。在大多數(shù)高校中，計(jì)算機(jī)課程主要是為了引導(dǎo)學(xué)生能夠建立起數(shù)學(xué)算法以作為教學(xué)的基本理念。為了培養(yǎng)和提高學(xué)生的數(shù)學(xué)算法能力，要求學(xué)生理解和掌握各種數(shù)學(xué)算法，并能夠獨(dú)立編程。可以說(shuō)，數(shù)字算法在我們的生活中的影響越來(lái)越大。

1.2 計(jì)算機(jī)編程的概況

計(jì)算機(jī)編程主要是以計(jì)算機(jī)語(yǔ)言作為計(jì)算與編程的基礎(chǔ)。通過(guò)對(duì)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言進(jìn)行研究與翻譯，計(jì)算機(jī)功能能夠在許多不同的計(jì)算機(jī)類型中得到實(shí)現(xiàn)?；旧?，我們運(yùn)用計(jì)算機(jī)的目的是為了能夠通過(guò)大量的數(shù)學(xué)計(jì)算來(lái)解決人們難以解決的大量復(fù)雜數(shù)據(jù)，并為人們提供最精確的結(jié)果。計(jì)算機(jī)的創(chuàng)新和升級(jí)不僅極大地提高了計(jì)算效率和計(jì)算精度，而且提高了計(jì)算機(jī)編程的實(shí)用性。因此，我們需要更多地去關(guān)注到計(jì)算機(jī)編程方法，特別是在數(shù)字算法下的改進(jìn)和優(yōu)化，在保證計(jì)算機(jī)運(yùn)行準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)上，不斷提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)行效率。

2 數(shù)學(xué)算法在計(jì)算機(jī)編程中的作用

2.1 數(shù)學(xué)算法是計(jì)算機(jī)編程的基礎(chǔ)

如果我們想要解決一個(gè)具體的問(wèn)題，可以用計(jì)算機(jī)進(jìn)行分析，我們必須首先生成一個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)具體模型來(lái)表示出整，然后進(jìn)行數(shù)字化的分析，程序化的編程，準(zhǔn)確化的計(jì)算，同時(shí)對(duì)數(shù)字模型進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試。從這些步驟上來(lái)看，我們可以發(fā)現(xiàn)數(shù)學(xué)算法和計(jì)算機(jī)編程之間的聯(lián)系，通過(guò)運(yùn)用數(shù)字算法進(jìn)行計(jì)算機(jī)的編程可以更有效地解決生活中的實(shí)際問(wèn)題。

2.2 數(shù)學(xué)算法使計(jì)算機(jī)編程簡(jiǎn)單化

解決實(shí)際問(wèn)題往往比較復(fù)雜，所以有必要建立一個(gè)數(shù)學(xué)模型，使復(fù)雜的問(wèn)題變得更為的清晰易懂，將問(wèn)題簡(jiǎn)單化。數(shù)學(xué)算法研究的主要目的是對(duì)問(wèn)題進(jìn)行優(yōu)化，這就要求在計(jì)算機(jī)編程中對(duì)數(shù)學(xué)算法進(jìn)行改進(jìn)和完善，進(jìn)而提高數(shù)學(xué)算法在編程中的優(yōu)化能力。計(jì)算機(jī)理論的知識(shí)可分為計(jì)算機(jī)理論和數(shù)學(xué)算法理論。它們不是孤立的，而是統(tǒng)一的，因此在未來(lái)的計(jì)算機(jī)發(fā)展中將兩者進(jìn)行綜合研究才能有根本性的突破。

3 數(shù)學(xué)算法對(duì)計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化作用的探討

計(jì)算機(jī)編程在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域是非常專業(yè)和廣泛的。計(jì)算機(jī)編程主要是通過(guò)運(yùn)用合理的計(jì)算機(jī)語(yǔ)言，對(duì)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言進(jìn)行編制、翻譯和應(yīng)用，使相應(yīng)的應(yīng)用功能能夠更加的合理運(yùn)行。數(shù)學(xué)算法在優(yōu)化計(jì)算機(jī)編程中起著重要的作用，主要有以下的幾點(diǎn)：

3.1 對(duì)計(jì)算機(jī)C語(yǔ)言進(jìn)行優(yōu)化作用

C語(yǔ)言是計(jì)算機(jī)語(yǔ)言中最為基本的一種語(yǔ)言，也是在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的語(yǔ)言。C語(yǔ)言作為編程語(yǔ)言，在編譯的過(guò)程中，需要有嚴(yán)格的代碼邏輯操作，但計(jì)算機(jī)語(yǔ)言本身也存在有一定的限制，而數(shù)學(xué)算法可以進(jìn)一步的簡(jiǎn)化它們的邏輯代碼。數(shù)字算法對(duì)計(jì)算機(jī)語(yǔ)言能夠進(jìn)行合理的優(yōu)化作用，基于這一種合理有序的數(shù)學(xué)思維影響，計(jì)算機(jī)代碼程序能夠被簡(jiǎn)單化，計(jì)算的結(jié)果更加的精準(zhǔn)，大幅度的提高了計(jì)算機(jī)的工作效率，所以要更加的關(guān)注到計(jì)算機(jī)C語(yǔ)言在計(jì)算機(jī)編程中的運(yùn)用，利用數(shù)字化算法改進(jìn)計(jì)算機(jī)編程，優(yōu)化C語(yǔ)言，發(fā)展計(jì)算機(jī)編程。

3.2 通過(guò)并行計(jì)算減少算法執(zhí)行時(shí)間

通過(guò)并行計(jì)算有兩種不同的方法來(lái)減少執(zhí)行時(shí)間。一種方法是在一臺(tái)機(jī)器上并行多個(gè)核心計(jì)算方法，另一種方法是通過(guò)并行多臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行運(yùn)算。目前，計(jì)算機(jī)硬件的優(yōu)化和改進(jìn)是非常的迅速，大多數(shù)計(jì)算機(jī)都采用了雙核或四核。此外，計(jì)算機(jī)軟件也在不斷發(fā)展和創(chuàng)新，這就使得了計(jì)算機(jī)的分布式系統(tǒng)受到了廣泛關(guān)注。

但是，大多數(shù)的計(jì)算機(jī)算法都缺乏多核計(jì)算機(jī)核心計(jì)算，同時(shí)計(jì)算機(jī)的分布式系統(tǒng)沒(méi)有得到及時(shí)的優(yōu)化和改進(jìn)，仍然采用串行式的執(zhí)行方法，這就造成了計(jì)算過(guò)程的繁瑣與不易性，運(yùn)用數(shù)字算法可以幫助更好的解決這個(gè)問(wèn)題。在對(duì)數(shù)學(xué)算法進(jìn)行研究和分析的基礎(chǔ)上，將算法分為兩個(gè)部分，一個(gè)是并行部分，另一個(gè)是非并行部分。用兩個(gè)不同的部分來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)不同核心的分布，并進(jìn)行最后的總結(jié)，可以得到相應(yīng)準(zhǔn)確的結(jié)果。數(shù)字算法可以更加的對(duì)計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行優(yōu)化，幫助提高工作效率。

3.3 對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是否合理直接影響到了計(jì)算機(jī)算法的性能性，決定了計(jì)算機(jī)算法的精準(zhǔn)。建立合理的計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)結(jié)構(gòu)可以使計(jì)算機(jī)在變量上的訪問(wèn)在計(jì)算過(guò)程中變得更加方便，很大程度上減少數(shù)據(jù)變量的存儲(chǔ)空間，從而提高了計(jì)算的工作效率。此外，對(duì)于一些共享的變量，一個(gè)合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)共享相同內(nèi)存空間的多個(gè)變量的合理結(jié)構(gòu)，從而通過(guò)降低內(nèi)存空間的消耗提高計(jì)算效率。

4 總結(jié)

在當(dāng)今社會(huì)中，經(jīng)濟(jì)與科技的發(fā)展迅速，國(guó)家之間的科技發(fā)展水平也在不斷的提高中，而計(jì)算機(jī)應(yīng)用是當(dāng)前國(guó)家與國(guó)家之間最大的競(jìng)爭(zhēng)領(lǐng)域，如何提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)行水平，提高計(jì)算機(jī)的運(yùn)行效率，己成為各國(guó)科學(xué)家研究的一個(gè)重要課題。計(jì)算機(jī)編程是計(jì)算機(jī)技術(shù)最基本的操作。它是計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的基礎(chǔ)。計(jì)算機(jī)程序優(yōu)化是與計(jì)算機(jī)技術(shù)的長(zhǎng)期發(fā)展相適應(yīng)的。數(shù)學(xué)算法在計(jì)算機(jī)編程中的應(yīng)用不僅是幫助舊算法的數(shù)學(xué)算法被粉碎的大好時(shí)機(jī)，更提高了計(jì)算機(jī)編程的有效性。因此，數(shù)學(xué)算法對(duì)于優(yōu)化計(jì)算機(jī)編程具有重要的意義。

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