數學算法的計算機編程優化設計與實踐研究

周睿

（陜西國防工業職業技術學院，陜西西安，710300）

1 計算機編程與數學算法的基本內容分析

1.1 計算機編程介紹

計算機編程即指電腦編程，編輯程序讓電腦按照相關步驟運行就是編程。在實際的計算機編程過程中，人們普遍會使用數學算法[1]，它不但可以提升工作人員的效率，還能夠確保計算過程的快速性和準確性。其中，計算機編程語言又稱程序設計語言或者編程語言，它是一種特殊的語言，一方面，人們要使用計算機語言指揮計算機完成某種特定工作，另一方面計算機必須按照計算機語言描述來執行某種操作，從而完成相關特定工作，這就需要計算機的語言能夠被人們讀懂。例如，人們常說的C 語言，就應用了許多數學算法，此時就需要，相關工作人員加大學習數學算法的理論知識，發揮數學算法的諸多優勢，將其獨特的計算特推廣并應用到計算機編程工作中。

1.2 數學算法基本介紹

歸納性是數學算法的主要特點之一，人們通過對事物的研究發現一系列的數學問題，并按照相關規律對這些數學問題進行分析和總結。在研究總結后，優化工作流程，進而減少工作量，使用數學算法研究并分析數學問題是最為基礎的工作之一，在計算機編程過程中，計算機編程人員應合理的運用數學算法的原理，在不斷發揮數學理論的基礎上，減少工作人員的工作時間，進而有效的控制企業的建設成本，在完美應用數學算法的基礎上，使得數學算法在計算機編程工作中應用最為合理[2]。

1.3 計算機編程與數學算法的有機聯系

首先，數學算法作為一種規范的歸納算法，應嚴格按照預先設定的數學操作步驟和具體原則進而探索出相應的數學模型規律，并以最小的工作量和最佳的工作速度獲取計算的準確數值，通過對事物存在的規律進行分析和總結，有效的減少工作量；其次，合理的應用數學算法，可以簡化計算機運行流程，對計算機編程起著良好的促進作用，在實際的計算機編程期間，通過一系列的數學算法，可以確保計算機的代碼程序精簡，與此同時，還可以提升計算機的運行效率；最后，在各大高校中，計算機專業課程還和數學專業課程有著許多相似之處，因為計算機專業課程和數學專業課程所涉及的范圍、深層內涵都存在著對等關系，很多計算機編程會使用數學計算知識，例如，對微分方程計算、參數估計、概率分布的歸納、數學處理以及數學邏輯分析等都會與數學算法有著直接的聯系。另外，計算機軟件的開發和設計，需要編程人員充分發揮自身的形象思維能力、空間想象能力及完整的數學理論知識功底，通過構造完整的數學模型，對編程工作進行分析、評估和論證，并利用先進的處理技術，對計算機軟件進行合理調試并應用，在不斷實踐的過程中，獲得最佳的軟件開發結果，優化計算機編輯流程[3]。

2 基于數學算法的計算機編程優化設計

2.1 C 語言編程的優化

C 語言是計算機高級語言的基礎部分，其占據著重要的地位，因而被廣泛推廣并使用，同時，合理的應用C 語言，還可以促進計算機語言的快速發展。在實際利用C 語言進行程序編輯的過程中，語言破譯工作會出現一些不可預測的問題。因此，計算機編程人員應按照相應的編程規則，并結合相關程序代碼，發揮C 語言的獨特優勢。值得注意的是，C 語言也會存在一定的局限性，此時相關人員應利用數學算法，簡化編輯流程，進而有效提高計算機運行的整體效率。另外，利用數學算法進行程序編輯時，還需要提前做好邏輯分析和處理，促進編輯程序嚴格按照具體流程開展。由此可以看出，利用數學算法的c 語言，不但可以使得數學算法的抽象性能夠很好的發揮，還能夠簡化語言編輯的操作流程，提升辦公人員的組織效率。

2.2 面向對象語言的優化

面向對象語言就是指C++語言，這種語言是在c 語言的發展之下進而產生的，首先，應先封裝對象[4]，采用此種方式可以有效彌補c 語言的缺陷，從而促進計算機編程的整體工作效率；其次，在對對象語言設計時，計算機設計人員應遵照相關設計標準，并嚴格遵守封裝原理，并利用數學算法，提升計算機編程的高效性；最后，在計算機程序語言設計期間，應先對其進行類別歸納，進而完成不同類別語言的繼承與封裝，因為大量的語言設計程序需要通過繼承來進行處理，此時就需要使用大量的工程量，在具體的數學算法中，通過建模形成科學的數學思想，進而解決相關實際難題，與此同時，確定了相關建模中心思想，還能夠發揮面向對象語言設計的高效性和諸多優勢。進而形成統一、標準的建模類型，優化計算機程序設計。

2.3 合理設計科學的數據結構

數學算法與科學的數學結構有著密切的關系，通過簡單的數學算法可以使得計算機訪問量更加簡單方便。例如，以稀疏型矩陣為例，如果結構中的元素較多，相關人員就需要對矩陣的存儲空間進行綜合分析，并采用適當的手段進行數據壓縮；如果對二維數組進行相關定義，建立存儲矩陣受到外界客觀因素和稀疏矩陣中存在的大量元素影響，就會導致存儲空間的大量資源逐漸浪費，針對此種現象，可以采用三元組對稀疏矩陣進行合理存儲，減少稀疏矩陣大量元素所占據的空間。針對共享量，相關人員可以采用聯合體的方式，促使共享相同段的內存空間和多變量相融合，降低并縮減數學算法的空間復雜程度，進而提升數學算法在計算機編程的速度[5]。

2.4 以并行計算降低算法執行時間

在單機上多核心間并行與多機上并行是有效降低數學算法的兩種執行手段，結合現有的信息操作技術，雙核或者四核是計算機最常見的組成系統，在科學技術不斷發展的同時，使得分布系統逐漸成為了當前計算機軟件及硬件設備的主要方式。但是，現實生活中，仍存在很多計算機仍然是計算機分布系統串行，急需相關專業的計算機軟件處理人員予以解決。因此，按照分析方式的不同利用數學算法進行分類，將計算機系統分為串行和并行兩個組成部分，其中，串行就是按照一定方式進行劃分，再應用分布式的主機上，整合成預設效果，并行即指利用一臺完整的計算機的各個核心系統實現計算機的高效運轉。值得注意的是，在對分布式系統進行計算的過程中，應預先制定一個科學的分配方案，并合理規劃數學算法的運算量，減少項目實施的開發成本和相關費用。

3 數學算法優化計算機編程的目的用途

3.1 處理復雜的計算機編程問題

計算機編程人員通過利用先進的計算機處理技術，在計算機編程軟件內設定相關計算公式，并建立相應的數學數據模型，在實際的計算機應用過程中，利用數學算法的計算機模型可以有效的解決各類實際的計算難題，通過深度的分析和挖掘主要的計算機編程內容，匯總和整理相關重要信息資源，為實際問題的解決奠定夯實的基礎，除此之外，在建立數學模型的計算機編程程序下，軟件技術開發人員可以提高計算機編程的整體運行效果。

3.2 提升計算機系統運行效率

計算機設計人員在數學算法基礎上建立的程序軟件，可以將抽象的編程問題具體化，同時，相關人員建立完整的數學模型后，可以提高系統運行的速度，并利用高級的計算機編程語言對系統運行的內容進行合理測試，在應用時間單位的同時，提高系統運行的整體速度，完善計算機語言編輯程序，促進計算機產業的快速發展。

4 結束語

計算機編程的工作人員巧妙的將數學算法應用到計算機編程中，同時，相關部門還應不斷學習并引進國內外先進的計算機編程處理技術，統籌規劃，在和數學算法融合的過程中，簡化編譯流程，提高計算機運行效率，促進社會的可持續發展。