數(shù)學(xué)算法對計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化策略

魏慧敏

（大同師范高等?？茖W(xué)校數(shù)學(xué)系 山西省大同市 037039）

從目前的發(fā)展情況來看，計(jì)算機(jī)編程的應(yīng)用價(jià)值也在逐漸凸顯出來，同時(shí)其應(yīng)用領(lǐng)域也得到很大程度的拓展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)完善度的不斷提升，計(jì)算機(jī)程序也得到了很大程度的優(yōu)化，從而為應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬奠定基礎(chǔ)。數(shù)學(xué)算法的融入，有利于計(jì)算機(jī)程序的進(jìn)一步完善，同時(shí)也可以提升系統(tǒng)內(nèi)容豐富度，降低計(jì)算機(jī)編程問題發(fā)生概率。

1 數(shù)學(xué)算法和計(jì)算機(jī)編程內(nèi)容概述

1.1 數(shù)學(xué)算法

數(shù)學(xué)算法具有歸納性，在發(fā)現(xiàn)的事物中提數(shù)學(xué)問題，并對數(shù)學(xué)問題進(jìn)行歸納，便于深入研究，在這個(gè)過程中，可以使得工作程序優(yōu)化，工作量大大減少。應(yīng)用數(shù)學(xué)算法研究數(shù)學(xué)問題和分析數(shù)學(xué)問題，就要首先對數(shù)學(xué)算法進(jìn)行分析，設(shè)施最基礎(chǔ)的工作，也是最關(guān)鍵的工作， 所以，在計(jì)算機(jī)編程中要合理應(yīng)用數(shù)學(xué)算法，使得計(jì)算機(jī)編程獲得良好的效果，確保計(jì)算機(jī)編程順利展開。應(yīng)用數(shù)學(xué)算法優(yōu)化計(jì)算機(jī)編程，需要發(fā)揮數(shù)學(xué)理論的作用，基于數(shù)學(xué)理論展開，不僅可以節(jié)省時(shí)間，而且還可以降低成本，獲得良好的優(yōu)化效果，由此使得數(shù)學(xué)算法的應(yīng)用更為完美，計(jì)算機(jī)編程獲得最佳。

比如，采用編程的方法計(jì)算：給定一個(gè)數(shù) X，開平方并取倒數(shù)。具體編程內(nèi)容如下：

1.2 計(jì)算機(jī)編程

計(jì)算機(jī)編程就是使用某種語言編寫程序代碼，使程序?qū)崿F(xiàn)某種功能。程序在電腦上執(zhí)行時(shí)，將按照設(shè)定的流程進(jìn)行運(yùn)行。在選擇和應(yīng)用算法時(shí)，有著非常具體明確的要求，合理的算法選擇，可以保證程序運(yùn)行的高效、準(zhǔn)確、資源占用少。計(jì)算機(jī)語言是計(jì)算機(jī)編程的基本實(shí)現(xiàn)方式，需要對計(jì)算機(jī)語言進(jìn)行深入的分析和研究，才能對基于該語言的算法進(jìn)行完善。從本質(zhì)上來說，在編程中使用算法就是數(shù)學(xué)思維在計(jì)算機(jī)語言中的具體應(yīng)用，是電腦對復(fù)雜問題進(jìn)行處理的有效方法。對計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行算法優(yōu)化，提高編程的質(zhì)量，使計(jì)算機(jī)更有效率地完成任務(wù)。

1.3 兩者之間關(guān)系

在具體應(yīng)用過程中，所使用到的數(shù)學(xué)算法是對數(shù)學(xué)之間的應(yīng)用規(guī)律進(jìn)行整合，同時(shí)將其歸類到某一循環(huán)過程中，組成穩(wěn)定的應(yīng)用程序。而計(jì)算機(jī)程序在應(yīng)用中，則是建立在已有數(shù)學(xué)算法規(guī)律上，對于數(shù)學(xué)內(nèi)容進(jìn)行整合處理。而且數(shù)學(xué)算法在應(yīng)用過程中，也會(huì)應(yīng)用到算法中的數(shù)列規(guī)律，這也是完成編程體系的核心內(nèi)容，相互之間的融合，也可以有效提升計(jì)算機(jī)編程速度，滿足程序穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)條件。另外，在推行編程優(yōu)化的過程中，也會(huì)基于數(shù)學(xué)算法來完成數(shù)學(xué)模型的建立，同時(shí)也需要針對編程中的相關(guān)問題來優(yōu)化模型規(guī)律，提升系統(tǒng)應(yīng)用過程穩(wěn)定性。另外，在數(shù)學(xué)算法應(yīng)用過程中，也需要利用基礎(chǔ)規(guī)律來替代計(jì)算機(jī)語言，使語言內(nèi)可以得到持續(xù)優(yōu)化，這樣也可以更好的解決計(jì)算機(jī)編程中的相關(guān)問題，同時(shí)還可以

2 數(shù)學(xué)算法在計(jì)算機(jī)編程中應(yīng)用的目的和意義

2.1 優(yōu)化目的

依托于數(shù)學(xué)算法來展開計(jì)算機(jī)編程設(shè)計(jì)時(shí)，其主要目的便是將數(shù)學(xué)思想順利融入到計(jì)算機(jī)模型當(dāng)中，這樣才能夠提升兩者應(yīng)用過程的融合度，實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)模型功能的優(yōu)化完善，這樣也可以更好的完成計(jì)算機(jī)編程工作，提升編程問題的解決速度。從實(shí)際應(yīng)用情況來看，在計(jì)算機(jī)軟件應(yīng)用過程中，也會(huì)對一些應(yīng)用模型問題進(jìn)行梳理，了解應(yīng)用模型中所存在的相關(guān)問題，對于問題出現(xiàn)原因進(jìn)行細(xì)化整理，針對問題出現(xiàn)的本質(zhì)原因，采用相應(yīng)的處理方法來完成整理，這樣所能夠得到的處理結(jié)果更加高效和精準(zhǔn)。而且在計(jì)算機(jī)編程過程中，也會(huì)將數(shù)學(xué)算法中的數(shù)學(xué)思想，充分融入到模型當(dāng)中，借此來將數(shù)學(xué)知識(shí)所具備的應(yīng)用優(yōu)勢有效發(fā)揮出來，進(jìn)而來完成編程問題的快速處理，提高問題的處理效率[1]。

2.2 優(yōu)化意義

從目前的應(yīng)用情況來看，基于計(jì)算機(jī)編程的設(shè)計(jì)情況，在其中應(yīng)用數(shù)學(xué)算法時(shí)，也會(huì)具備以下應(yīng)用意義：

（1）提升計(jì)算機(jī)編程過程的工作效率，在計(jì)算機(jī)編程過程中，可以將數(shù)學(xué)算法中的數(shù)學(xué)思想，充分融入到模型當(dāng)中，借此來將數(shù)學(xué)知識(shí)所具備的應(yīng)用優(yōu)勢有效發(fā)揮出來，依托于數(shù)學(xué)思想中的邏輯關(guān)系，可以加快編程語言的整理速度，提升計(jì)算機(jī)編程工作的開展速度。

（2）提升計(jì)算機(jī)程序內(nèi)容的功能性，相較于以往的計(jì)算機(jī)編程，有了數(shù)學(xué)算法的融入，在面對問題時(shí)也可以對其展開細(xì)致分析， 對于問題出現(xiàn)原因進(jìn)行細(xì)化整理，針對問題出現(xiàn)的本質(zhì)原因，采用相應(yīng)的處理方法來完成整理，這也在很大程度上提高了分析結(jié)果的高效和精準(zhǔn)性，這也是拓寬編程兼容性的基礎(chǔ)要求[2]。

（3）加快計(jì)算機(jī)編程的智能化發(fā)展速度，智能化已經(jīng)成為現(xiàn)階段行業(yè)發(fā)展的重要趨勢，而智能化實(shí)現(xiàn)的前提條件便是系統(tǒng)具有縝密的邏輯關(guān)系，面對請求時(shí)，可以利用邏輯關(guān)系來完成請求分析，同時(shí)匹配相應(yīng)的管理內(nèi)容，完成此類問題的應(yīng)對處理，從而提升計(jì)算機(jī)編程所帶來的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

2.3 應(yīng)用體現(xiàn)

在現(xiàn)階段的應(yīng)用情況下，基于數(shù)學(xué)算法所建立的計(jì)算機(jī)編程體系，相較于以往的編程系統(tǒng)，在實(shí)際應(yīng)用中，其功能性、工作效率更高，這也為計(jì)算機(jī)行業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展創(chuàng)造了良好的應(yīng)用條件。同時(shí)在推行編程優(yōu)化的過程中，也會(huì)基于數(shù)學(xué)算法來完成數(shù)學(xué)模型的建立，同時(shí)也需要針對編程中的相關(guān)問題來優(yōu)化模型規(guī)律，提升系統(tǒng)應(yīng)用過程穩(wěn)定性。尤其是社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的背景下，信息技術(shù)的使用價(jià)值也在不斷提升，例如目前的計(jì)算機(jī)行業(yè)在發(fā)展過程中，其應(yīng)用價(jià)值也得到了良好的凸顯，許多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的優(yōu)化程度都在提升，這樣也有效提高了算法的應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)計(jì)算機(jī)編程也在交通行業(yè)、服務(wù)行業(yè)、電子商務(wù)等方面得到了良好應(yīng)用。以電子商務(wù)行業(yè)為例，在實(shí)際應(yīng)用過程中，計(jì)算機(jī)編程所擬定的程序，可以對用戶瀏覽數(shù)據(jù)、搜索數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，這樣也可以在后續(xù)選擇推送信息時(shí)，提升信息內(nèi)容的使用價(jià)值，從而起到優(yōu)化系統(tǒng)內(nèi)容的作用[3]。

3 數(shù)學(xué)算法在計(jì)算機(jī)編程中的具體應(yīng)用

3.1 C語言運(yùn)用

進(jìn)行計(jì)算機(jī)編程時(shí)，經(jīng)常使用到的編程語言便是C 語言，這也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中的基礎(chǔ)語言，同時(shí)也是進(jìn)行高級(jí)語言拓展的基礎(chǔ)要求?；谝酝脑O(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，經(jīng)常出現(xiàn)的問題便是容易出現(xiàn)重復(fù)翻譯的情況，主要原因在于，此類語言在設(shè)計(jì)過程中，屬于一種較為簡單的內(nèi)容，其代碼邏輯性相對簡單，面對較為復(fù)雜的問題時(shí)，容易出現(xiàn)上述應(yīng)用問題。數(shù)學(xué)算法在應(yīng)用過程中，可以補(bǔ)充C 語言本身的邏輯性不足，而且在應(yīng)用過程中，也能夠?qū)Υa內(nèi)容進(jìn)行簡化，在確保邏輯關(guān)系正確的基礎(chǔ)上，加快計(jì)算機(jī)程序的編程速度。在對計(jì)算機(jī)進(jìn)行編程設(shè)計(jì)時(shí)，在應(yīng)用中都是需要完成邏輯分析工作，并且也會(huì)據(jù)此來擬定分析流程圖，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)邏輯的優(yōu)化處理，提升設(shè)計(jì)結(jié)果的可靠性[4]。

例如，在對閏年或平年進(jìn)行判斷時(shí)，在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)編程中，需要判斷天數(shù)為366 或365，整個(gè)判斷過程的復(fù)雜程度相對較大，而基于數(shù)學(xué)算法可以將其簡化為對每年二月份的判斷，閏年二月份有29 天，而平年只有28 天，對于該月份天數(shù)進(jìn)行判斷，便可以評(píng)估出今年是閏年還是平年，比如在對2010年是閏年還是平年進(jìn)行判斷時(shí)，先從12 個(gè)月中篩選出2月份，隨后依托于數(shù)學(xué)算法中的邏輯關(guān)系，判斷出該年份2月份只有28 天，從而輸出判斷結(jié)果：2010年為平年。

3.2 數(shù)據(jù)結(jié)設(shè)計(jì)

進(jìn)行應(yīng)用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，也需要加強(qiáng)數(shù)據(jù)結(jié)設(shè)計(jì)，這也是提升最終編程結(jié)果合理性的重要環(huán)節(jié)。在對數(shù)據(jù)結(jié)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)時(shí)，需要充分發(fā)揮出數(shù)學(xué)算法的應(yīng)用優(yōu)勢，利用數(shù)學(xué)關(guān)系來完成變量參數(shù)、位置信息的調(diào)整處理，從而提升算法應(yīng)用過程的合理性和可靠性。而且在對計(jì)算機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)設(shè)計(jì)時(shí)，也會(huì)更加注重邏輯分析工作，據(jù)此來擬定分析流程圖，從而實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)邏輯的優(yōu)化處理，提升設(shè)計(jì)結(jié)果的可靠性。例如，對閏年或平年進(jìn)行判斷時(shí)，根據(jù)數(shù)學(xué)算法中的內(nèi)容可以了解到，閏年是指可以被4 或400 整除的年份，那么在對程序進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要先完成400 的整除計(jì)算，隨后再進(jìn)行4 的整除計(jì)算，如果不存在余數(shù)，那么該年為閏年，反之，該年份為平年。這樣在計(jì)算過程中，也將實(shí)際應(yīng)用中的計(jì)算內(nèi)容進(jìn)行了簡化處理，同時(shí)也能夠應(yīng)對多數(shù)據(jù)的同步處理，從而加快了數(shù)據(jù)信息的整理速度[5]。

3.3 建立數(shù)學(xué)模型

在數(shù)學(xué)算法的應(yīng)用過程中，也需要據(jù)此來建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，這樣也可以提升數(shù)據(jù)處理過程的簡便性，同時(shí)也能夠滿足應(yīng)用模式計(jì)算，提升計(jì)算結(jié)果的可靠性。在數(shù)學(xué)模型建立過程中，首要任務(wù)便是對模型參數(shù)進(jìn)行分析，同樣以閏年或平年判斷為例，在數(shù)學(xué)模型的建立過程中，會(huì)將年份、月份、天數(shù)作為模型中的重要參數(shù)，同樣數(shù)學(xué)模型中也會(huì)涉及到一些計(jì)算方法，如加、減、乘、除、平方、平方差等，這些內(nèi)容在數(shù)學(xué)模型也需要做好篩選，結(jié)合計(jì)算機(jī)編程所需要篩選的結(jié)果，對此內(nèi)容進(jìn)行整理，這也可以在很大程度上提升檢測過程的可靠性，并且也需要加強(qiáng)編程處理，同時(shí)也需要做好程序內(nèi)容的篩選和簡化處理，如上述章節(jié)提到的判斷2月份天數(shù)、判斷能夠被4 或400 整除，從中篩選某一種作為模型應(yīng)用時(shí)的參考編程，將相關(guān)參數(shù)帶入到其中進(jìn)行計(jì)算，從而得到可靠的數(shù)據(jù)分析結(jié)果[6]。

3.4 對象語言

目前所使用的對象語言主要是指C++，該語言則是針對C 語言展開編程的語言方式，這也是系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中能夠展開優(yōu)化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)條件，從而來完成相應(yīng)的程序設(shè)計(jì)要求?；谝酝脑O(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，對象語言在使用過程中，也經(jīng)常出現(xiàn)錯(cuò)誤情況和復(fù)雜程度較高的情況，這樣在應(yīng)用過程中，也需要根據(jù)實(shí)際情況來對其進(jìn)行優(yōu)化處理，使其可以更好地滿足設(shè)計(jì)要求。在數(shù)學(xué)算法優(yōu)化處理的過程中，能夠?qū)ΜF(xiàn)有邏輯結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，從而提升計(jì)算機(jī)編程內(nèi)容的高效性。從實(shí)際的應(yīng)用情況來看，首要任務(wù)便是做好類的定義工作，同時(shí)根據(jù)實(shí)際需求來完成嵌套處理，并且對于較大規(guī)模的程序，也需要加強(qiáng)繼承處理，利用邏輯關(guān)系來減少整理量，提升提取信息的使用價(jià)值。例如，依托于數(shù)學(xué)算法來完成數(shù)學(xué)建模，在模型中對關(guān)系之間的關(guān)聯(lián)性進(jìn)行處理，而且依托于邏輯繼承，完成整個(gè)應(yīng)用程序的合理設(shè)計(jì)，同時(shí)在計(jì)算機(jī)語言編程處理過程中，也會(huì)對數(shù)學(xué)算法應(yīng)用優(yōu)勢進(jìn)行可靠性分析，并且在分析中也會(huì)根據(jù)建模思路來完成問題整理，從而提升數(shù)據(jù)分析結(jié)果的可靠性，進(jìn)而滿足相應(yīng)的處理要求[7]。

3.5 編程結(jié)構(gòu)

除了上述提到的相關(guān)內(nèi)容，數(shù)學(xué)算法在編程結(jié)構(gòu)中也有著良好的應(yīng)用，依托于數(shù)學(xué)算法所建立的編程結(jié)構(gòu)，在實(shí)際應(yīng)用中，能夠利用可靠的分析思路，對于應(yīng)用信息進(jìn)行優(yōu)化處理，而且也需要擬定相應(yīng)的操作指令，講邏輯規(guī)律帶入到計(jì)算機(jī)編程結(jié)構(gòu)當(dāng)中，使計(jì)算機(jī)編程本身也更加具備應(yīng)用規(guī)律，加快編程結(jié)構(gòu)對于信息的處理速度。目前在對檢驗(yàn)程序進(jìn)行處理時(shí)，會(huì)將其細(xì)分為簡化運(yùn)作和普通運(yùn)作兩種情況。通常情況下，面對需要進(jìn)行計(jì)算的內(nèi)容，會(huì)使用簡化運(yùn)作模式對其進(jìn)行處理，從而獲取到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果。如果不能利用簡便算法來對其進(jìn)行計(jì)算，那么此時(shí)則需要利用普通模式對其進(jìn)行處理，以得到可靠的數(shù)據(jù)計(jì)算結(jié)果[8]。

4 結(jié)束語

綜上所述，從目前的發(fā)展情況來看，數(shù)學(xué)算法在計(jì)算機(jī)編程中有著非常良好的應(yīng)用，將其應(yīng)用到計(jì)算機(jī)編程中，可以將計(jì)算步驟進(jìn)行簡化處理，這樣也可以將語言進(jìn)行簡化處理，減少重復(fù)計(jì)算的問題。但是在數(shù)學(xué)算法融合過程中，也存在一些應(yīng)用問題，這也是后續(xù)發(fā)展過程中需要注意的內(nèi)容，從而促進(jìn)行業(yè)經(jīng)濟(jì)的有序發(fā)展。