數(shù)學算法對計算機編程優(yōu)化探究

王薇

（南京工業(yè)職業(yè)技術大學，江蘇 南京 210000）

大部分計算機軟件系統(tǒng)都會用到計算機編程，只有計算機編程足夠完善，才能使計算機軟件在使用中更加高效和準確，所以計算機編程應隨著計算機的發(fā)展不斷優(yōu)化。數(shù)學模型是數(shù)學算法的重要內(nèi)容，在計算機編程的優(yōu)化中也發(fā)揮著獨特的作用，利用數(shù)學算法優(yōu)化計算機編程，能夠進一步提高計算機軟件的性能。

一、數(shù)學算法和計算機編程優(yōu)化的現(xiàn)狀和關聯(lián)

（一）數(shù)學算法和計算機編程優(yōu)化的現(xiàn)狀

對數(shù)學進行研究離不開數(shù)學算法的支持，數(shù)學算法是數(shù)學的重要內(nèi)容，只有熟練掌握算法，才能對數(shù)學進行快速運算。數(shù)學算法在計算機編程中也有很高的應用價值，應用數(shù)學算法對計算機編程進行優(yōu)化能讓計算機編程工作更加簡單和高效。計算機編程對數(shù)學算法的運用既需要專業(yè)的數(shù)學理論知識，還需要邏輯清晰的數(shù)學運算方法，只有這樣，才能使數(shù)學算法在計算機編程中發(fā)揮真正的作用。對于計算機編程來說，計算機編程已經(jīng)在實踐中取得了非常大的進步，得到了很好的應用效果，但時代的快速發(fā)展和科技水平的快速提高為計算機編程提出了新的發(fā)展要求，計算機編程也要進一步優(yōu)化和完善，加強數(shù)學算法在計算機編程優(yōu)化中的研究，令計算機編程的水平不斷提高，將計算機編程應用在更多領域之中，使其發(fā)揮更大的作用。

（二）數(shù)學算法和計算機編程之間的關聯(lián)

數(shù)學算法是歸納算法的其中一種算法，在應用中應當按照規(guī)定的流程和規(guī)則來找到模型的規(guī)律，數(shù)學算法能夠在最短的時間內(nèi)、以最快的速度和最簡單的方式得到結果。數(shù)學算法的核心目的就是要發(fā)現(xiàn)規(guī)律和研究規(guī)律，數(shù)學算法的最大優(yōu)勢是能夠對龐大的工作量進行快速運算。數(shù)學算法在計算機編程的應用中具有很好的效果，計算機和數(shù)學有很多相通之處，計算機編程中會大量用到數(shù)學中的參數(shù)估計、數(shù)據(jù)處理、邏輯分析等知識。計算機編程工作者需要具備數(shù)學知識基礎，能夠運用數(shù)學算法來建立數(shù)學模型，運用數(shù)學邏輯分析方式對模型進行分析和驗證，利用計算機對數(shù)學算法的比較、分析和調(diào)整，得到最佳的數(shù)學算法，將效果最好的數(shù)學算法應用到計算機編程中，使計算機編程更加優(yōu)化、簡化和高效。

（三）數(shù)學算法在計算機編程優(yōu)化中的目的和意義

為了使計算機編程的語言和程序能夠得到優(yōu)化，應當在應用數(shù)學算法的過程中讓數(shù)學算法滿足計算機的使用需要。為此，要根據(jù)數(shù)學算法和計算機編程的實際應用來建立數(shù)學模型，調(diào)整計算機編程語言，通過數(shù)學模型對計算機編程效果進行測試，在對計算機編程進行測試的時候，要詳細記錄測試中出現(xiàn)的問題和變化，根據(jù)問題對計算機編程進行分析和調(diào)整。計算機編程代碼的主要內(nèi)容就是各種各樣的公式，計算機編程程序的主要內(nèi)容就是各種數(shù)據(jù)結構和數(shù)學算法，所以對計算機編程的優(yōu)化研究需要通過數(shù)學模型來實現(xiàn)，將計算機編程中比較復雜的問題用數(shù)學模型來解決，就能夠快速得出結果。

二、數(shù)學算法在計算機編程優(yōu)化中的應用

（一）數(shù)學算法對計算機C語言的優(yōu)化

計算機編程中最重要也是最基礎的內(nèi)容就是計算機的C語言，掌握C語言可以為計算機編程高級語言的學習和應用打下堅實的基礎，C語言在計算機中有著非常大的應用價值和發(fā)展空間，數(shù)學算法能夠進一步優(yōu)化計算機的C語言，使C語言更加精簡和高效。計算機在使用C語言進行編程的過程中，在編譯方面有很大的困難，而數(shù)學算法能有效解決編程應用C語言時的編譯問題。為了使C語言發(fā)揮真正的作用，在計算機編程中體現(xiàn)出自身的優(yōu)點，就要在C語言的應用中按照代碼邏輯和C語言的使用規(guī)范來完成計算機的編譯工作。計算機C語言雖然在編譯中有很大的作用，但仍存在一定的不足之處，數(shù)學算法可以彌補計算機C語言的缺陷，讓C語言更適用于計算機編程。科學運用數(shù)學算法對C語言進行優(yōu)化，可以讓原本的代碼和代碼程序更加簡單和精煉，極大提高了計算機編程的效率，為編程人員節(jié)省了大量的時間。將數(shù)學算法應用于編程中，需要嚴格按照數(shù)學運算邏輯和編程的流程進行分析和運算，通過數(shù)學算法對C語言的優(yōu)化讓計算機編程的語言和編程的程序更加簡化，在優(yōu)化中體現(xiàn)數(shù)學算法的抽象性特征，對計算機編程和編程語言中無用的、復雜的語言和程序進行優(yōu)化，讓計算機編程語言更準確，令計算機編程過程更高效。

（二）數(shù)學算法對計算機面向對象語言的優(yōu)化

計算機面向對象語言與計算機的C語言有一定關系，計算機面向對象語言又叫做C＋＋語言，C＋＋語言是在C語言的基礎上創(chuàng)建的。面向對象語言在設計的過程中能夠將對象封裝起來，是根據(jù)C語言和封裝原理以及相關的邏輯而設計出來的一種計算機程序語言，這一功能解決了C語言在計算機編程應用中的問題，使C語言更加優(yōu)化，為計算機編程節(jié)省時間和提高效率。計算機面向對象語言在優(yōu)化中需要運用數(shù)學算法來改善對象封裝并明確類的繼承，為此，需要使用數(shù)學算法對類進行定義，處理各種各樣的類以及類的封裝和繼承。類的繼承在處理時十分繁瑣和復雜，有非常大的工作量，對計算機的運算速度有很高的要求。但是，數(shù)學運算方法能夠解決類在處理繼承方面的問題，在處理類的繼承時可以應用數(shù)學運算中的數(shù)學模型方式，讓不同的類經(jīng)過數(shù)學計算進行統(tǒng)一。數(shù)學模型是一種極其高效的計算方式，在處理類的繼承上非常快速和簡單，這一數(shù)學思想能夠有效解決計算機面向對象語言存在的問題，對計算機面向對象語言的優(yōu)化起到了重要作用。在數(shù)學模型思想的幫助下，計算機語言的設計更加科學和合理，使面向對象語言更加特別。

（三）數(shù)學算法對數(shù)據(jù)結構的優(yōu)化設計

計算機編程與數(shù)學算法的數(shù)據(jù)結構有很大關聯(lián)，數(shù)據(jù)結構是數(shù)學算法需要重點考慮的內(nèi)容，計算機編程的優(yōu)化效果受到數(shù)據(jù)結構的影響，所以，運用數(shù)學算法對計算機編程進行優(yōu)化需要重點對數(shù)據(jù)結構進行優(yōu)化設計和合理應用。在對數(shù)學算法進行實際運用的時候，數(shù)學算法中的數(shù)據(jù)結構可以讓變量不斷變化，能夠靈活調(diào)換位置的變量更適用于數(shù)學算法，合理的數(shù)據(jù)結構使數(shù)學算法更加簡單，避免數(shù)學算法影響計算機編程的效率和效果。數(shù)學算法在數(shù)據(jù)結構的優(yōu)化上不僅能夠變換變量位置，還可以壓縮變量原本的空間，例如，在面對元素較多的稀疏型矩陣時，要適當縮小矩陣的內(nèi)存空間。若是二維數(shù)組直接進行存儲，就會使數(shù)據(jù)受到稀疏型矩陣的影響，浪費大量的存儲空間。為了解決這一問題，需要使用三元組實現(xiàn)稀疏型矩陣的存儲，運用三元組還能夠極大減少遍歷矩陣的次數(shù)，提高數(shù)學算法的效率。

（四）數(shù)學算法加快了算法執(zhí)行的速度

數(shù)學算法在加快算法執(zhí)行速度的同時也能提高計算機編程的效率，減少了計算機編程在運用數(shù)學算法時所要花費的時間。在數(shù)學算法的研究和發(fā)展中，在計算機技術的優(yōu)化和應用中，計算機設備也在不斷升級創(chuàng)新，先進的算法、技術和設備使算法執(zhí)行的速度越來越快，也讓計算機編程的運算效率越來越高。計算機設備的升級能夠加快算法的執(zhí)行速度，數(shù)學算法在計算機中的應用也能促進計算機設備的發(fā)展和更新。目前有大量的計算機設備都屬于雙核或四核，分散在計算機的各個系統(tǒng)之中，這是導致計算機編程進程緩慢的主要原因。所以要加強數(shù)學算法對計算機編程的優(yōu)化設計，促進計算機設備的軟件和硬件快速升級和高效運轉。但是現(xiàn)階段的數(shù)學算法還無法很好地用于計算機編程的優(yōu)化工作中，這是因為計算機編程在使用數(shù)學算法的過程中，計算機的雙核或四核系統(tǒng)無法支撐計算機編程的運算，只有在多核計算機的幫助下才能對計算機編程運用數(shù)學算法。除了要使用多核計算機，還要調(diào)整分布系統(tǒng)，讓分布系統(tǒng)更適用于計算機編程的數(shù)學運算，改變傳統(tǒng)的串行模式，讓分布式的系統(tǒng)來確定數(shù)學運算的運算量，確保計算機編程更加便于使用。

三、結語

計算機編程的優(yōu)化需要對數(shù)學算法進行分析和應用，通過數(shù)學算法來優(yōu)化計算機編程的C語言和面向對象語言，通過數(shù)學算法來優(yōu)化數(shù)據(jù)結構并為算法的執(zhí)行節(jié)省大量的時間，使計算機編程的語言和程序得以優(yōu)化和改善，優(yōu)化后的計算機編程和原來的編程相比，運行更加高效快速、操作更加便捷簡單、語言和程序更加精煉簡化。