數學算法在計算機編程優化的運用

導語：數學算法在計算機編程優化的運用一文來源于網友上傳，不代表本站觀點，若需要原創文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：現代計算機軟件發展非常迅速，就像春風吹入千萬行業中，已經滲入人們的生活點點滴滴、學習方方面面。數學算法本身是一種思想體現，對其進行研究，通過精心的設計和歸納總結，將其運用在計算機編程中，從而對程序進行優化，這是當前的熱門研究方向。數學算法本身超強的邏輯性與計算機程序中某些算法也有非常緊密的聯系。本次研究主要從當前數學算法運用在計算機編程優化中的實際情況進行分析，展開論述數學算法建模思想在計算機編程算法中的運用、數學算法在不同計算機編程語言上的運用，以供同行參考。

關鍵詞：數學算法；計算機編程優化；建模思想；計算機編程語言；實際應用

計算機自問世以來，給予了人類生活、學習、工作上的便利。計算機軟件在計算機實際運用中占據著大腦般的地位，對于許多功能相似的軟件，實際生活中其受到人們喜愛的程度卻大相徑庭。具體對其分析，是因為不同軟件之間的數學算法存在區別，從而使得計算機編程存在差異，體驗感也因此出現較大差異。數學算法本身作為一種模型，從理論建模到實物，若能夠合理運用數學算法，使得計算機編程中的邏輯效率更高，編程得到優化，軟件的適用性、體驗感也直接得到提升。

一、當前數學算法在計算機編程優化中的發展形勢

國內數學算法在計算機編程中的運用，可從2005年的中國科學家人文論壇上進行分析，其中吳文俊院士分析到，東方地區的數學，可從中國古代數學和印度古代數學上進行追溯。具體來說，中國古代數學其實就是一種數學的算法，計算機發展至今，數學算法幾斤逐漸滲入計算機之中，形成計算機的數學這門學門。中國古代的數學和計算機進行適用這種模式就是現代化的應用。計算機本身和數學之間有著不可切割的聯系，美國的學者曾闡述計算機和數學的關系，計算機數學就是算法數學。所以從計算機編程角度上考慮，理論計算機科學、密碼學、信息安全、算法、程序語言、計算幾何等等，都是計算機和數學之間的縱橫交叉。這份交叉也不局限于此，未來的各行各業的發展，仍舊需要從計算機數學上進行考量。

二、數學算法建模思想在計算機編程優化中的運用

計算機在解決實際問題時，一般按照以下順序進行考慮：一是問題匹配模型，從模型上考慮算法；二是數學算法匹配計算機編程軟件，進行程序的設計；三是程序測試，根據模型和結果進行優化，獲得最終的程序設計。以上順序中，數學算法建模思想在計算機編程中起到基石的作用。進行數學建模，能夠直接的解決實際問題，能夠將面臨的問題進行簡單化、基礎化、順序化的處理，從而將難度降低。但是實際生活中，不是所有的問題都能夠運用數學建模進行簡單化、順序化的處理，數學建模思想在實際生活中的運用離不開問題的規律性。數學建模的構建，需要對其中的固定規律、相關參數、實際運用過程進行思考，使得數學模型能夠與問題更加匹配，或一定程度上最匹配，在這樣的基礎上進行計算機編程，能夠使得程序更加優化。所以整體來說，數學算法建模思想在計算機編程中起到非常關鍵的作用，想要對程序進行進一步優化，離不開更好的數學模型的建立。計算機軟件的更替速度日新月異，計算機軟件的精細化程度和復雜程度也逐漸提升，計算機軟件使用者在諸多軟件中，會從喜好、體驗度、實用度、趣味性等多方面考慮。這對計算機編程人員來說，想要編寫出更優化的程序，期間的過程是非常艱難的。計算機編程人員需要在數學算法中進行不斷的嘗試和選擇，進而將程序進行優化，這個過程中，程序不同模塊也會有自身聯系，若出現錯誤，可能會引起非常嚴重的連鎖反應。故在計算機編程之前，在問題匹配模型時，編程人員就需要選擇相對更加科學、合理的數學模型，從實際問題的角度進行分析，展開算法的設計，后期編程階段對算法進行適用性的優化和檢驗，再從結果中進行數學算法的調整，使得程序能夠在最大范圍中得到優化。

三、數學算法在不同計算機編程語言上的運用

計算機的編程中最核心的就是計算機語言。編程本身是一門具有非常強的專業性、綜合性的學科，利用計算機編程軟件，以計算機語言將其組織，就像將青蛙的各個肢體完善后，需要以一定的順序和指令將其組裝成形，計算機語言就是將程序進行串聯，使得軟件具備一定的功能。實際運用中，計算機編程語言以傳統的VB語言、匯編語言和相對現代化的C語言、C++語言。前面兩種語言已經逐漸退出編程者的視野，后面兩種語言以自身的優勢得到很好的發展。C語言在計算機高級語言中，具有語言最為簡單、程序最為基礎的特點，所以在實際的編程階段，C語言的一種入門級的編程語言。想要學習難度更高的計算機編程語言，首先必須要學習的就是C語言，這門基礎性的程序語言，能夠為后面的學習在思想上、操作上打下堅實基礎。C語言也在某些小程序的設計中有非常廣泛的運用。但實際編程階段，整體操作依舊以來代碼邏輯完成，C語言會有自身的問題，但這種問題是可以從數學算法中進行彌補的。最常見的案例是，計算機程序判定該年是閏年還是平年，數學算法中閏年不可被100整除，但能夠被4整除。這種復合性的指向可從歸類法上思考，閏年=100倍數+400倍數，以這樣的算法能夠對是否為閏年進行正確判定。若以流程圖進行分析，能夠更加直觀呈現出結果，這里的流程圖就是以數學建模思想完成的，這種簡潔、邏輯性強的流程圖能夠將編程中的不足更直觀體現出來，輔助找到優化程序的更好的方案。C++語言相對來說是針對某種對象進行編寫的計算機語言，在計算機語言中是屬于高級語言，其運用也非常廣泛。結合C語言分析，C++語言是在C語言基礎上發展起來的一門計算機語言，這種編程語言在實際運用時，需要對對象進行包裝，這個包裝能夠很好的將C語言運用中存在的弊端回避，從編程效率上有更好的提高。所以C++語言能夠編寫更為復雜的大型程序。但這個包裝的過程，以及需要使用的類的繼承也是需要以數學算法作為基礎，并對后期進行優化，否則在編寫階段邏輯混亂，軟件的運行效率將會大大降低。C++進行編程時，首先需要定義類，然后進行嵌套、封裝、繼承。大型程序在這三個階段花費大量資源。所以對其進行優化，能夠直接避免邏輯陷阱問題，解決代碼冗長問題，使得計算機對象程序設計的效率得到提高。

四、結語

對計算機程序而言，影響其運行效率的因素非常多，硬件設置作為客觀限制因素，編程者無法回避；但可從軟件設施上進行優化和更新，從而改善程序運行效率中存在的問題。但這個階段需要消耗大量的人力和資金，所以在計算機編程時，若能更好的結合數學算法，在數學建模上選擇更為匹配的模型，在計算機語言編寫中結合數學算法，能夠在得到更好的程序的同時，回避許多設計陷阱，從而獲得更高的運行效率，也能得到更大的利益回報。

參考文獻：

[1]熊慧.數學算法在計算機編程優化中的應用分析[J].電子世界,2018.

[2]王錦瑞.基于區間數學的全局優化算法及其應用探討[J].計算機與數字工程,2018,46（05）.

[3]鄭遠攀,楊融,姚浩偉,WangRui.基于計算機編程的坐標轉換與真實地形CFD建模方法[J].科技通報,2018,34（07）.

作者:李海洋 侯雅雅 單位:河南工業職業技術學院