数学算法对计算机编程优化的思考

摘 要

在我们的现代生活中，随着科技的越来越发达，可以说计算机已经普及到每一个人，它影响着人们的生活。现在的计算机软件好坏绝大数来源于编程的好坏。计算机编程的基础是数学算法的有效应用。因此，要想做好一台计算机，编程必不可少。我国古代数学中存在一种算法，可以将其与计算机结合，创建出高效高能的计算机，从而使人们更好更有效率的工作，促进社会发展。本文从社会当前计算机编程的现实状况以及计算机编程与数学算法之间的关系出发，深入思考数学算法对于计算机编程优化的意义，探究数学算法优化计算机编程的目的及用途。

【关键词】数学算法 计算机编程 优化

在如今的社会中人手一部电脑，计算机开发离不开计算机软件的开发，而数学算法可视为编程的基础。所以，通过数学做法提出一个理论，不断优化计算机对我们的生活社会有着重要的意义和作用。本文就对如何通过数学做法提高计算机编程进行了研究分析，并且对相关研究者提出一些建议及对未来的展望。

1 目前计算机编程现状及数学算法对于编程的意义

我国计算机编程与数学有着密切的关系。随着我国国力增强，科技也越来越发达，计算机编程技术也在飞速前进着。当前计算机编程是计算机开发的主要手段和方法，而数学算法又是编程的理论基础，因此编程对计算机的开发有着非常重要的影响，计算机与数学的关系便成为了研究者关心的重点。目前，我们要研究以下几个部分：

1.1 国内现状及发展趋势

计算机科学的诞生是数学算法的进一步延伸，随着我国科技的不断进步和发展，计算机科学与数学算法的应用也体现在方方面面。网络理论、算法理论、编程理论等，其实它们都是相互独立各有各的作用，但也是相互联系的，基于它们之间的联系我们才可以研究出更好更新的产品。即使我们不断创新发展还是在遵循冯·诺伊曼的计算机体系，所以无论怎么改变，但本质是不会变的。

1.2 数学算法对编程的意义

我们一般使用计算机分析一件事情时，需要先创造一个数学模型，把这件事的轮廓先理出来，接着对该模型进行分析，编程、计算、测试，从而解决这件事情。可以看出数学算法和编程有着密不可分的联系，只有将好好联系起来才会具体解决问题。

编程就是一个创建数学模型，然后进行计算分析的过程。之所以要建立数学模型，是因为我们通过该模型可以将复杂的程序变得简单，化整为零、逐一击破，经过抽象的理论分析，将理想中的事件转换为现实的数学结构，然后再经过我们的查阅、验证、收集资料，详细分析其客观本质及发生的规律，便可以建立一个数学关系式，然后借助数学知识再次分析、讨论，便可以得到最终结果。

因此，我们可以看出即使软件的不断更新升级，新的软件不断被开发，仍可以通过数学模型和算法将这些复杂的编程变得简单易于操作理解。编程的最终目的利用计算机语言编代码从而开发出一个新的软件，所以我们就可以先通过建立一个合理的数学模型，然后将相应的实际问题带入到此模型中，之后对模型分析计算。所以数学计算对编程起着重要的作用，而数学模型是将数学算法与计算机编程相联系的纽带。

数学计算的选择对计算机编程优化起着至关重要的角色，通常以下几点会影响计算机的选择：计算机自身运行速度、内存容量、计算机质量等。不同效率不同质量的计算机编程效率是不同的，所以选择数学算法不是绝对的而是相对的。我们需要忽略掉计算软件及硬件等客观因素，只看它的计算方法。因此，在操作过程中使用最简洁、直接、优化的数学算法，可以降低其执行命令运行时间，从而提高计算机工作效率。我们可以从两个方面选择数学算法：第一，时间的复杂度。在如今这个飞速运转的时代，高效率才是我们最需要的，一个好的数学算法可以令计算机最短时间编译出最多最简洁的程序。第二，空间复杂度。现在的社会除了高效还有就是节能，利用最小的资源，创造最大的收益。只有两者相互结合，该数学算法才是最理想最好的，缺一不可。

以一些实际问题为例，计算1x2x3......xn，问：最后结果中会有几个0？很显然会有很多种算法求出，但我们要找最优算法。因为0是5的倍数，所以我们可以通过5来推断0的个数，这种方法被称为逐层剥皮法。先将5执行一次循环进行剥皮，再将5的二次方剥皮，以此类推直到大于等于n时再退出循环，结果便可以求出来了。

还有一些方法，一种是每次运算判断是否有0，记下0的个数然后将它去除，不用前面的数值，以防计算机出现范围，便可以得出结果。还有一种通过2x5，4x5等经过观察得出5的倍数都是0，从而计算出0数值。

从三种算法可以看出只有第一种方法是最简单的优化算法，它是通过后两种方法逐渐得出的。而且当今计算机课程与数学算法有着紧密的关系。

2 数学算法如何优化计算机编程

2.1 建立言简意赅的数学模型是计算机编程优化的基础

计算机语言通常运用高级语言进行编写，其中如何选择算法进行运算、待解决问题的规模如何、不同的计算机进行相同的实验编程操作所遇到的速率不同的问题，在系统优化编程过程中，运用优化的数学算法将对于高级语言程序的编写起到举足轻重的作用。

2.2 高效的数学算法的选择是编程优化的重中之重

从时空的复杂度来看，数学算法的高效与否直接影响计算机编程优化的顺利进行，相同的程序语言可以用多种不同的数学算法进行编写，从中寻找最优目标，减少程序运行时间，提高执行效率。

3 结语

计算机的诞生便已经和数学算法有着密切的关系，伴随着计算机的崛起，数学算法也在飞速发展着。计算机编程与数学算法有着密切的关系，研究者在不断研究者它们之间的关系。关于计算机科学理论可分为计算机理论、网络理论、数学算法理论等，他们之间不是相互孤立的，而是联系统一的，所以在计算机方面才有质的飞跃。但是目前的不足就是还没有摆脱冯·诺依曼有关计算机体系结构，因此我们还需要继续努力不再墨守成规，创造出新的体系方式。

参考文献

[1]韩顶军.数学算法对计算机编程优化的分析与研究[J].电子制作，2014（24）.

[2]魏连秋.数学算法对计算机编程优化的分析与研究[J].科技创新导报，2010（30）.

[3]王昕.数学算法对计算机编程优化的研究[J].科技展望，2015（18）.

作者简介

余殷博（1999-），男，湖北省武汉市人。现为武汉市外国语学校高一（七）班学生。研究方向为信息技术。

作者单位

武汉市外国语学校 湖北省武汉市 430050