淺談數學算法在計算機編程優(yōu)化中的作用

摘 ?要：數學算法是計算機編程優(yōu)化的基礎，利用數學思維，可以提高編程效率及程序運行效率。文章首先對數學算法與計算機編程的關系進行分析，進而探討數學算法在計算機編程優(yōu)化中的作用，包括優(yōu)化編程邏輯機構、數據結構、計算機編程語言等，以期為相關編程優(yōu)化活動提供參考。

關鍵詞：數學算法;計算機編程;編程優(yōu)化

中圖分類號：TP311.1 ? ? ?文獻標識碼：A 文章編號：2096-4706（2019）13-0122-02

Talking about the Function of Mathematical Algorithms in

Computer Programming Optimization

REN Junze

（School of Mathematical Science，Qufu Normal University，Qufu ?273165，China）

Abstract：Mathematical algorithm is the basis of computer programming optimization，and the programming efficiency and program running efficiency can be improved by using mathematical thinking. This paper first analyzes the relationship between mathematical algorithm and computer programming，and then discusses the role of mathematical algorithm in computer programming optimization，including optimizing programming logic mechanism，data structure，computer programming language and so on. In order to provide reference for related programming optimization activities.

Keywords：mathematical algorithm;computer programming;programming optimization

0 ?引 ?言

計算機編程的靈活性使其可以實現多種功能，解決實際生活中的問題。無論采用何種語言，都需要完成現實事物向編程語言的轉化，并讓程序按照一定的邏輯順序運行，從而發(fā)揮預期的功能。在此過程中，數學算法發(fā)揮著重要作用，可以使編程語言更加精簡、更加系統(tǒng)化，在運行過程中，也能夠減輕計算機的運行負擔。

1 ?數學算法與計算機編程的關系

1.1 ?數學算法角度分析

數學算法研究的是數字規(guī)律，可完成相關內容優(yōu)化工作。數學算法對于計算機編程具有重要意義，是實現計算機編程優(yōu)化目的的重要途徑。通過采用數學算法對計算機編程進行優(yōu)化，可以提升程序運行效率。就目前數學算法在計算機編程中的應用情況來看，雖然其優(yōu)化效果顯著，但以往數學算法并未在計算機編程中得到足夠重視。隨著計算機編程競爭力的提升，數學算法的優(yōu)化作用才開始得到關注。具體可采用數學算法對計算機編程信息進行計算分析，根據數學規(guī)律，提出假設、構建模型、編程實現運算。也可以利用數學算法檢驗計算結構，尋找最優(yōu)化的計算機編程方案。特別是數學建模思想在計算機編程中的應用，對計算機編程語言的發(fā)展也有重要的推動作用。因此，目前數學算法在計算機編程中的應用越來越廣泛，已經成為計算機編程的基本優(yōu)化方法[1]。

1.2 ?計算機編程角度分析

計算機編程發(fā)展較快，而且逐漸呈現出跨學科發(fā)展的特點。在計算機編程研究的過程中，需要綜合運用多個學科的知識內容，在充分考慮程序功能、性能要求的基礎上，盡可能精簡程序結構，提高其運行效率。而且現在大部分計算機程序需要在網絡環(huán)境下運行，還需要考慮網絡等方面的影響因素。從計算機編程的應用方向來看，目前在政治、經濟、文化等各個領域，都離不開計算機編程技術的支持。特別是在實際工業(yè)生產過程中，計算機編程運行效率，直接關系著工藝控制效果及生產成本。因此，在實際編程活動中，越來越重視對其功能、性能的優(yōu)化。在此過程中，數學算法在計算機編程各層次的優(yōu)化中都能夠發(fā)揮出顯著作用。從這一角度來看，數學算法在計算機編程優(yōu)化中的應用，能夠推動計算機編程技術的發(fā)展，為各行各業(yè)的應用提供創(chuàng)新動力[2]。

2 ?數學算法在計算機編程優(yōu)化中的作用分析

2.1 ?優(yōu)化編程邏輯結構

數學算法的作用首先體現在對計算機編程邏輯結構進行優(yōu)化方面。比如在計算“1×2×…×n（1000

BigInteger factorial=BigInter.valueOf（1）;

For（int i=1;i

Factorial=factorial.multiply（BigInteger.valueOf（i））;

}

String str=factorial.toString（）;

System.out.println（數字：＼n+str）;

int cout=0;

Char [] chrs=str.toCharArray（）;

For（char c：chrs）{

If（c==0）{

Count++;

}

}

采取這種算法雖然能夠得出統(tǒng)計結果，但實際計算次數較多，且部分計算值無法為0。在對其進行優(yōu)化時，可考慮分解質因數方法，統(tǒng)計5的個數，由于2×5=10，且2的個數要比5多，因此可以通過判斷n中有多少個5，推斷計算結果中有多少個0。此外，還可以在上述改進算法的基礎上，將5作為步長進行循環(huán)統(tǒng)計，將具體數值轉化為5的倍數，在將其平方作為步長，直到步長大于n后停止循環(huán)，通過計算5的各次方數量和，得出結果中0的個數。通過依靠數學算法對編程邏輯結構進行優(yōu)化，可以改變其分析計算流程，以一種最簡單的方式實現目標要求。在此情況下，可以有效減少計算機程序執(zhí)行過程中的計算次數，從而提高其運行效率。對于上述案例中的大型計算問題，采用數學算法進行優(yōu)化的效率提升十分顯著，是改善計算機編程質量的關鍵途徑。

2.2 ?優(yōu)化編程數據結構

除了對編程邏輯結構進行優(yōu)化外，數學算法還可以用來優(yōu)化編程數據結構。對于計算機編程而言，如果數據結構更加合理，可以明顯減少計算機處理時間。但對數據結構進行優(yōu)化具有一定難度，其中的關鍵部分都需要基于數學算法進行設計。其中，如何選擇合適的數學算法，是影響計算機編程優(yōu)化效果的決定性因素。一般而言，如果程序中可能存在共享變量，需要通過數學算法進行分析，設計更加合理的數據結構，讓共享變量可以在統(tǒng)一內存下存儲和調用，從而節(jié)約計算機內存空間開銷。在程序運行過程中，也可以有效降低時間和空間復雜度。如前文所述，要利用計算機編程語言解決生活中的問題，首先需要完成實際事物向編程數據或編程模型的轉換。在此過程中，也需要采用數學建模方法，通過構建嚴謹的數據結構，并充分表征顯示事物特征，確保程序功能的實用性。因此，通過采用數學方法對編程數據結構進行優(yōu)化，也有利于提升程序運行的穩(wěn)定性，減少程序漏洞。

2.3 ?優(yōu)化計算機編程語言

數學算法與計算機編程語言的發(fā)展具有密切的相關性，數學算法能夠起到對計算機編程語言進行優(yōu)化的作用。以使用廣泛的C語言為例，C語言是一種高級編程語言，也是目前許多計算機編程語言的基礎。在采用C語言進行計算機編程時，容易出現重復翻譯問題，進而影響程序執(zhí)行效果。因此，在C語言編程過程中，程序員需要注意代碼的運行邏輯性，保證編程的規(guī)范性。數學算法對于C語言的優(yōu)化作用主要體現在提升其運行效率和代碼質量方面。在傳統(tǒng)編程方式下，主要是基于程序流程進行分析，通過代碼實現邏輯操作，但是容易出現代碼無法解決的問題，影響編程質量。通過采取數學算法，建立數學模型進行分析，不僅能夠顯著提高C語言解決實際問題的能力，而且可以減少程序運行時間，提高程序結構的規(guī)范性，從而提升編程質量。數學算法自身具有非常強的邏輯性，可以利用數學算法使相對復雜的問題變得簡單，因此能夠幫助計算機語言編程解決更多的問題。對于C++等其他編程語言的應用也是如此，在問題處理過程中，可以根據數學模型對類進行封裝，實現代碼的重復利用，大大減少大型程序項目的工作量。

2.4 ?提高編程運行效率

隨著計算機編程技術的快速發(fā)展，計算機編程已經在各行各業(yè)得到了廣泛應用，對程序產品質量也提出了要求。編程人員只有建立程序運行效率方面的優(yōu)勢，才能在大量的同類產品中脫穎而出，獲得客戶的青睞。在此方面，也需要通過發(fā)揮數學算法的作用，通過綜合采用編程邏輯結構、數據結構、編程語言優(yōu)化方法，從整體上提升程序運行效率。從行業(yè)內部發(fā)展狀況來看，目前許多具有一定工作經驗的程序員，都開始學習數學算法，提升自身的編程能力。特別是在一些創(chuàng)新領域，對新功能代碼的開發(fā)，更需要數學算法提供支持。這也能夠從側面反映出，數學算法對于優(yōu)化計算機編程具有重要作用。

3 ?結 ?論

綜上所述，數學算法與計算機編程技術的發(fā)展密切相關，利用數學算法對計算機編程進行優(yōu)化，是提升計算機編程及程序運行效率的有效途徑。在計算機編程技術發(fā)展的過程中，應充分關注數學算法的應用，在深刻認識數學算法的作用價值的基礎上，實現對數學算法的靈活運用。

參考文獻：

[1] 高祎.數學算法在計算機編程優(yōu)化中的應用分析 [J].科技風，2019（4）：48.

[2] 周曉青.數學算法在計算機編程中的優(yōu)化作用 [J].電子技術與軟件工程，2018（23）：132.

作者簡介：任峻澤（1998.04-），男，漢族，山東膠州人，本科，2016級非師1班，研究方向：數學與應用數學。