計算機模擬算法在數學建模中的應用

金渤淏

摘 要：隨著世界科學技術水平的普遍提高，電子計算機技術逐漸發展成熟，其中計算機模擬算法在其他學科中有著十分廣泛的應用，從而給這些學科的研究提供了算法基礎。電子計算機技術中的計算機模擬算法是指安裝在計算機系統中的模擬仿真的解算裝置。本文立足于計算機模擬算法的相關概念，淺談計算機模擬算法在數學建模中的應用，進一步研究計算機模擬算法的應用與意義。

關鍵詞：計算機 模擬算法 數學 建模 應用

一、計算機模擬算法概述

1.計算機模擬算法的概念

計算機模擬算法是計算機系統中的一種計算方法，它是安裝在計算機系統中模擬仿真的一種計算裝置。近年來，計算機模擬技術逐漸成熟，計算機模擬算法也被廣泛應用于生產、生活以及科學研究的過程之中，為我們的生活與生產提供了更便利的計算以及更加科學精密的數據研究。[1]

2.計算機模擬算法的特點

（1）模擬研究

計算機模擬算法的一個特點是模擬研究。在科學技術研究領域，計算機模擬算法往往應用與模擬研究之中，用于研究虛擬的海量數據以及復雜的模擬數據運算。

（2）公式復雜

計算機模擬算法的另一個特點是公式較為復雜。計算機模擬算法的優點在于能夠進行較為復雜的公式計算，這是相對比于人力計算以及普通計算機計算的一大優勢。計算機模擬算法的數據計算與數據處理能力較強，能夠解決較為復雜的計算過程。[2]

（3）準確率高，安全可靠

計算機模擬算法安裝于計算機系統之中的，它的計算較為精密且準確率高，可以避免其他計算模式因計算錯誤而導致的麻煩，而且計算機模擬算法經過可靠性驗證，十分安全可靠。[3]

二、計算機模擬算法的意義

1.提高計算效率

由上文對計算機模擬算法的概述不難看出，計算機模擬算法是基于計算機系統而進行的計算模式，因此計算機模擬算法可以在最短的時間內處理海量的計算數據，并對這些數據進行整理、歸納與計算。因此，計算機模擬算法的意義在于提高計算效率，節約計算的生產成本與人力成本。

2.算法優化

計算機模擬算法不是一成不變的，而是在計算的過程中隨著解決問題與計算過程的不同，而在計算機系統中不斷優化的。因此，從宏觀上來說，計算機模擬算法的意義在于不斷地對算法進行優化，從而找出解決問題最優解法，這就為計算過程的簡便以及算法的優化提供了更多的機會與更加廣闊的途徑。

3.為生產與科學技術研究提供基礎

計算機模擬算法的另一個重要意義在于，計算機模擬算法可以為生產與科學技術的研究提供基礎。一方面，從理論上來說計算機模擬算法可以對個計算與研究的變量進行設定，然后將被研究變量按屬性歸類進而進行計算。從這個角度看，在生產過程中，計算機模擬算法可以為生產提供設計、數據模型指導以及數據信息、生成模擬數據與模擬圖等，為生產與科學技術研究的深入提供理論依據與實踐基礎。

例如，以紡織工廠設計布料的條紋樣式來說，計算機模擬算法對生產的布料、紗線密度、紗線粗細以及布料的條紋進行識別與設計，然后把通過計算機模擬算法計算后得到的數據形成數學模擬圖形，然后計算機模擬算法會對這些數據與模型進行檢驗，最終確定紡織工廠布料的花紋。這個過程就是計算機模擬算法為生產提供堅實基礎的典型案例。

三、計算機模擬算法在數學建模中的應用

1.數學模型的建立

計算機模擬算法在數學模型的建立中有廣泛的應用。在數學問題中，許多復雜的數學變量與繁雜的數學條件使得數學模型的建立較為困難，計算機模擬算法則可以模擬各種實際系統的運算模式，對這些數據進行歸類，從而有利于建立便捷且科學準確的數學模型。所以從這個角度來看，計算機模擬算法是計算機系統計算理論與實際數學問題的解答的重要媒介。

2.數學模型的分析與解答

計算機模擬算法可以應用于數學模型的分析與解答。計算機模擬系統可以被設定模擬一定的系統算法，從而可以解決較為難解的排隊問題以及隨機概率等問題。計算機模擬算法可以對已經設定好的數學模型進行精準的分析，從而找出解決數學模型的最優解法，進而對數學模型進行最全面且準確的解答，且可以從不同的思考角度找出最優解。[4]

3.數學模型的檢驗

計算機模擬算法在數學建模中的應用的另一個表現，在于計算機模擬算法可以用來對數學建模進行檢驗。數學建模過程結束之后，為了數學建模的科學性以及計算過程的準確性，計算機模擬算法會對已有數學建模進行可靠性檢驗，對于建模數據進行驗證與運算，并對建模的構架進行科學性檢驗，從最大程度上保證數學建模的科學性與準確性，從而提高數學建模以及數學問題解答的效率。

結語

近年來，隨著科學技術水平的普遍提高與計算機技術的逐漸發展成熟，計算機模擬算法越來越多地被應用與生活、生產以及科學研究的過程之中。計算機模擬算法是計算機技術與數學學科緊密結合的產物，為數學建模以及數學難題的解答提供了堅實的理論與檢驗系統。作為高中生來說，我們應該認真學習計算機理論知識，并善于思考，結合實踐經驗與社會實際，將所學的知識與之相結合，從而不斷得到知識的升華，為未來大學計算機知識的學習奠定基礎，并養成良好的思考習慣，也為未來計算機技術的發展奉獻自己的力量。

參考文獻

[1]高旭，姜楠.分形L系統理論與植物圖像的計算機模擬[J].揚州大學學報（自然科學版）.2000（01）.

[2]蘇德富，鐘誠.計算機算法設計與分析[M].電子工業出版社.2005.

[3]鄭燕林，李盧.技術支持的基于創造的學習——美國中小學創客教育的內涵、特征與實施路徑[J].開放教育研究.2014（06）.

[4]付博研，盧振洋，白立來，陳雨，劉嘉.一種改進的Canny算法及其仿真驗證[J]. 現代電子技術.2014（18）.endprint