數學算法對計算機編程優(yōu)化的思考

張禎哲

摘要：隨著我國經濟的迅速發(fā)展，我們已經進入信息化時代，計算機已經逐步走進每家每戶，與我們的生活息息相關，第三次科技革命為計算機的出現做了鋪墊，計算機的歷史并不久遠，但卻給人類社會的發(fā)展帶來了巨大的改變，行業(yè)的發(fā)展依賴于計算機的應用。但是計算機的許多軟件都是需要通過編程得以實現，計算機編程的優(yōu)良影響著軟件的工作效率，數學算法是計算機編程的基礎，數學算法的充分應用才能優(yōu)化計算機編程。

關鍵詞：數學算法；計算機編程；優(yōu)化

中圖分類號：TP391 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）22-0085-02

計算機的編程實現了軟件的開發(fā)，而數學算法是計算機編程的基礎，確保軟件的合格率，使計算機的編程達到創(chuàng)新的效果，數學算法運用到計算機編程中，根據效用，在編程過程中，數學算法已經成為一種高效的編程方式[1]。數學算法是通過研究進行歸納，總結數字之間的規(guī)律，減少工作量。編程學習人員在學習的過程中，要熟練掌握數學算法中關于函數以及微積分的學習，充分實現計算機編程的優(yōu)化。

1 數學算法與計算編程

1.1 數學算法

數學算法是通過進行觀察總結，尋找出規(guī)律減少工作量的一種方法，計算編程中應用數學計算可以化整為零，極少的成本就可以快速的換來很大的成功。數學算法是高效的，在計算機編程中普遍應用。很多高中院校在對學生的計算機教學中培養(yǎng)學生運用數學算法，提高數學算法的能力，并布置編寫相關報告的課后作業(yè)，高中生通過實際操作更好的了解到數學算法的內涵，提高歸納總結的水平，對計算機編程的課程有著良好的影響?，F如今在計算編程的過程中已經把數學算法作為重要的數據計算依據。

1.2 計算機編程

計算編程，編程即編寫程序，通過計算機代解決一些問題，對計算機體系規(guī)定特定的運算方式，并最終得到相應的結果。計算機語言是計算機編程的基礎，研究人員對計算機語言進行探索等相關工作，完善不同種類的計算機，從根本上講，計算機的出現是通過繁多的數學計算為我們解決更加復雜高級的數據運算，并提供準確的結果。對計算機進行優(yōu)化，提高計算編程的改良，最終提高計算機運算的準確性，使計算機更好的服務人類。

2 數學算法對計算編程優(yōu)化

計算機編程與很多學科都有著緊密的聯系，但是在這眾多的學科中最為重要的就是數學學科，數學算法對計算編程有著優(yōu)化的作用，在互聯網+的大背景下，計算機技術發(fā)展快速，目前，計算編程和數學算法之間的聯系成為相關研究人員研究的著重點，計算機可以分為互聯網、計算方法和計算設計理論等諸多方面的研究理論，與數學算法協(xié)調。

2.1 數學建模優(yōu)化計算機語言編程

一般情況下，計算機處理問題是通過建立一個數學模型來得以實現的，應用計算機進行調節(jié)，解答問題，把具體的數學計算轉變成計算機內部計算的過程，并得出結論。在計算編程的編排過程中，簡化數學模型，選擇適當的算法進行運算，解決規(guī)模問題，通過高級語言進行編寫，解決在相同的測試編程操作中不同的計算機的速率問題，運用數學算法，優(yōu)化計算編程中高級語言的編寫。設計合理的數據結構，減少變量的存在，提高編程中算法的運算效率，我們以稀疏矩陣為例，在矩陣中變量較多的情況下，會對矩陣的整體存儲空間造成影響，導致空間的浪費。

例如C語言，數學算法在C語言編程中有著重要的作用，基礎的計算機編程語言，使用范圍較大，在C語言作為程序語言的計算編程過程中最大的難點是編寫和翻譯，在編輯的過程中要認真自己的進行代碼邏輯輸入，這也是C語言獨自擁有的優(yōu)勢[2]，但是C語言有局限性，而這一局限性需要運用數學算法對其進行完善。恰當地使用數學算法可以使C語言原本復雜的代碼變得簡單精確，使用中效率也會有所提高，精簡編輯的語言，簡化編程的設計流程。數學算法很抽象，基于這一特點可以使編程變得更加簡練，時間也會得到有效地節(jié)省[3]。

計算機對專業(yè)性的要求極其的高，在計算機中廣泛應用的就是編程，計算機的編程通過計算機語言完成編寫，計算器中涉及的每一種運算方法通過計算機語言實現，在計算編程中，數學算法可以對其進行優(yōu)化。例如C++，在C語言的基礎上發(fā)展而出，在設計過程中進行封裝，確保C語言中的紕漏可以成功地轉變，提高編程的效率。

2.2 并行運算減少計算機算法執(zhí)行時間

通過數學算法中的并行運算減少計算機算法執(zhí)行時間，并行單機上的多核心和并行多機間。目前，計算機硬件設備的優(yōu)化速度很快，計算機大多數為雙核心和四核心，計算機軟件也在不斷地創(chuàng)新發(fā)展，促使分布式的系統(tǒng)受到關注，但是串行的執(zhí)行方法無法滿足計算機系統(tǒng)的改良。科技日新月異的當下，數學對社會的發(fā)展有著重要的推動力，數學服務于科學技術，而數學建模成為不可缺少的條件，數學建模，數學理論和實際問題之間的橋梁[4]：簡略地說就是運用類比法、二分法、差分法、變分法、數學規(guī)劃擬合、等各種方法或者思想把實際問題用數字語言抽象的進行總結和描述，在使用計算機加以運算，在運算中進行檢測[5]。數學建模的大力深入研究提高了計算編程的效率。

例如，以高中數學題為例，1×2×3×4×5×6…×N最終的計算結果末尾會有多少個0一題中（備注：1000〈N〈10000），解答方法：把N做成A×10Y，A是不能被10整除的正整數，在這一條件下Y的數值會是多少。計算的方法會有很多，但是我們要通過歸納總結出最最優(yōu)的快速解決方法，0是5的倍數，所以可以借助5來逐一推斷0的個數。

數學算法伴隨著計算機的誕生得到了更好的延伸和發(fā)展，而計算編程在數學算法提高的基礎上也得到了更好的優(yōu)化，數學算法和計算機相輔相成，互聯網、編程、算法他們看上去是獨立的，但是卻互相聯系著，在它們相互作用相互聯系的基礎上研究人員才能夠開發(fā)出更好的產品供人們使用。

3 如何提高編程學習人員的數學算法的掌握及運用能力

為了實現數學算法對計算機編程優(yōu)化的充分價值，就一定要提高編程人員的數學算法的運用能力。科技的發(fā)展離不開編程人員的專業(yè)素養(yǎng)，為了實現提高編程人員對數學算法的運用能力，在數學的學習中，就要熟練掌握數學基礎知識，尤其是涉及計算機編程的一些數學知識，例如，函數等。只有充分掌握了數學算法的基礎知識，合理運用到計算機的編程中，才算真正實現計算機編程的優(yōu)化。

3.1 編程學習人員要對數學算法及計算機的研究產生興趣

在編寫程序的學習中，學生們經常對枯燥的概率論、函數和線性代數的知識感到煩惱。計算機編程的學習過程是枯燥的、乏味的，各種編程的代碼和大量的數字，使學生面對這樣的學習是很難接受的。而計算機的編程工作，又要求編程人員熟練掌握編程的基礎代碼編寫程序，在編寫中還要熟練運用數學算法，同時還要擁有較為敏感的數據結構分析總結能力，高標準使學生很難對計算機編程產生興趣。興趣產生的時候學習動力自然出現，對于數學算法也應如此，激發(fā)學生的興趣，使學生真正地進入到數學算法的世界中，感受其中的奇妙和精彩紛呈。學生在學習中，要積極地參與到教師在課堂上開展的活動中，通過教師授課，學習數學算法、計算機編程的基礎知識，鞏固加強編程的基本方法和基礎知識，是實現計算機編程優(yōu)化的關鍵一步。

3.2 編程學習人員要通過多種方式增強工作技能

互聯網的發(fā)展，給人們的生活帶來了很多的方便快捷。人們通過網絡，可以實現購物、繳納生活費等。由于網絡信息更新速度快，編程學習人員要懂得利用這一優(yōu)勢，通過網絡的學習，掌握時下最先進的編程方法，開拓編程學習的眼界，提高自己專業(yè)技能。在編程的學習過程中，始終依賴教師的授課，是很難有效提供自己的專業(yè)素養(yǎng)的。通過互聯網等其他方式，例如有關于編程學習的微課、書本、講座等，都是快速提高自己的專業(yè)水準，開拓編程方式多元化的有效方式。學生要善于利用科技帶來的便捷，努力提高自己的專業(yè)素養(yǎng)，提高數學算法的學習和掌握，做好計算機編程優(yōu)化工作。

4 總結

計算機編程是比較復雜的事情。一臺好的計算機或者手機等，程序的編寫不僅要符合使用人的使用感受，還要簡單、明了。這對計算機編程人員的專業(yè)水平是有很大的考究的。在計算機編程中，數學算法是基礎，更是關鍵因素。數學算法和計算機編程有著密不可分的聯系，在計算機不斷地進步發(fā)展中，數學算法的有效使用，才能夠促進計算機編程得以優(yōu)化。進而研究人員研究出高效快速的計算機，提高各項工作的工作效率。

參考文獻：

[1] 祁俊，王璐，王曉青.基于數學思維與McCabc方法的編程優(yōu)化問題研究[J].微型電腦應用，2016，5（5）：20-22.

[2] 王小瓊，張帆，計算機編程方式優(yōu)化的必要性與策略探究[J].產業(yè)與科技論壇，2015，11（23）：34-35.

[3] 廖克順.數學方法在計算機算法中的應用[J].河南科技，2015，9（18）：19-20.

[4] 李文舉.探討數學算法對計算機編程優(yōu)化作用[J].電子技術與軟件工程，2016.12（12）：155.

[5] 簡國明.地方高校建模數學模式的探索與實踐[J].大學數學，2005（2）：35-38.