數學算法在計算機編程中的優化作用

周曉青

摘要

隨著科學技術的發展，計算機技術在社會生產生活的方方面面扮演著越來越重要的角色。在計算機技術領域，編程技術以其靈活性以及實用性成為了主要技術之一。而為了研究編程中的邏輯性離不開對數學算法的分析，通過數學算法使得編程得以被高效應用。本文在介紹數學算法的基礎之上，研究了數學算法對計算機編程技術的優化作用以及其廣泛的應用，對計算機編程理解和掌握具有較重要的意義。

【關鍵詞】科學技術 數學算法 計算機編程優化作用

計算機編程技術的靈活性使得計算機的應用千變萬化，而在計算機編程技術中離不開數學理論的基礎性支持，其中，不論是高等數學的微積分還是離散數學，都是編程實現的基礎性知識，在計算機編程中發揮了重要的作用。數學算法可以理解為一種建模思想，通過數學算法的融入，使得編程技術具有更強的高效性和邏輯性。因此，研究計算機編程，離不開對數學算法進行分析和理解，下面針對數學算法對計算機編程的優化作用進行具體的分析。

1 數學算法的概述

計算機技術是在數學的基礎之上發展起來的。數學算法一般可以理解為數學歸納法，是在數學領域中的一種計算方法的總結。在某種特定的數學算法中，一般通過遵循某種數學上的原則來實現某些工作步驟，從而實現減少工作量、快速完成工作的目的，因此，恰當應用數學算法可以有效提高工作效率。同樣，對于計算機編程功能結果的實現，數學算法同樣具有十分重要的推動作用，數學算法中的建模思想對于功能的實現尤為重要。數學算法使得編程變得更具有高效性和針對性。

2 數學算法在計算機編程中的應用

隨著計算機技術的不斷進步以及互聯網的蓬勃發展，人類對于編程技術并不陌生，隨著對編程技術的深入研究，數學算法以及其中的數學建模思想也得到了相應的重視。所謂數學建模思想，需要首先對相關對象的信息進行了解，并對其內部規律進行分析，通過數學思想建立模型，再通過計算機對其進行實現，以此實現相應的功能。

計算機編程以計算機語言為基礎，對計算機語言進行翻譯以及編寫，來實現特定的功能。在常用的計算機語言中，C語言是高級語言的基礎，同時也是應用十分廣泛的一種語言。計算機語言在編譯的過程中，都必須遵循邏輯操作，因此離不開數學算法對其進行設計和優化，打破了計算機語言的局限性。

以簡單的計算器功能實現為例進行分析，想要實現運算功能，需要在計算器的內部預先進行編程，通過程序設定使其具有計算加減乘除的功能，而數學算法便決定了程序的框架以及運算的法則。

3 數學算法對計算機編程的優化作用

人們所使用的各種軟件一直處于不斷的更新和優化中，而軟件的更新和開發都是依賴于計算機編程語言。為了進行合理的軟件設計和開發，我們首先要對其建立恰當的數學模型，這便離不開數學算法的應用，將實際應用問題和數學模型相聯系，便實現了從實際向理論化模型的轉換。在不同的編程語言中，數學算法均發揮了重要的作用。

3.1 C語言編程中數學算法的優化作用

C語言作為常用的高級計算機語言，離不開數學算法的思想。通過在編程中使用數學算法可以使復雜的代碼變得簡潔和更具有邏輯性，將原本雜亂的代碼整理在數學算法框架之內，代碼的簡化可以大大提高編程以及測試人員的工作效率，從而提高了編程語言的實用性。在應用數學算法進行程序設計時，首先要對任務進行邏輯分析，并根據實現思路列出算法流程圖，在根據流程圖進行程序的編寫，使編程過程思路清晰。數學算法本身還具有一定的抽象性，通過將具體問題抽象化，同樣使得編程語言更加精煉，在更短的時間中解決問題。

3.2 面向對象的計算機語言中的數學算法的優化作用

面向對象的計算機語言是指在C語言基礎上發展而來的C++語言，之所以稱為面向對象語言是指在C++語言中，當對對象進行語言編寫時，需要對該對象進行相應的封裝操作，這樣可以減少一些C語言中原本存在的弊端，優化編程語言，提高編程效率。在C++語言設計中包括類的思想以及封裝的概念，這兩種編程思想均需要數學算法來進行優化，恰當的應用數學算法可以提高類相關操作以及封裝的效率，從原理上進一步優化編程。在進行C++語言編程過程中，首先要進行對類的相關定義，并在不同類之間完成所需要的嵌套、封裝等操作。除此之外，很多大的程序中需要繼承操作，這便使得大程序中的工作量十分巨大，通過數學算法的建模思想可以有效的將程序中變量進行統一的運算，大大減少了運算工作量。綜上所述，在面向對象的計算機編程語言中，數學算法的建模思想十分重要，通過對編程語言進行數學建模能夠實現編程過程的優化。

3.3 數據結構設計中數學算法的優化作用

數據結構設計在編程過程中十分重要，合理的數據結構使程序變得簡單便捷，對于程序調用等方面均可以減少計算機的處理時間，而數據結構則是通過數學算法來進行設計，因此，在設計數據結構時需要對數學算法進行選擇和改進。特別地，當程序中存在共享變量的時候，對其進行合理的數據結構設計還可以使得同一內存空間內同時存儲多個變量，提高了內存空間的利用率，有效節約了資源。可見，在時間復雜的和空間復雜度上來講，數學算法均起到了重要的優化作用。

4 總結

編程技術基于計算機語言而實現，通過數學算法在計算機編程中的應用可以使得編程更加精煉且更具有條理性和層次感，從而大大提高了編程效率。從另一方面來講，計算機科學技術可以被劃分為計算機技術、網絡相關技術以及算法相關技術等等，可見，在計算機領域數學算法已經成為了一種重要的理論基礎。綜上所述，對于各種計算機編程方法而言，通過對數學算法的不斷改進均可以實現對計算機編程的優化作用。

參考文獻

[1]李文舉.探討數學算法對計算機編程的優化作用[J].電子技術與軟件工程，2016（12）：155-155.

[2]王運生.計算機編程方式改進的必要性及優化策略[J].電腦編程技巧與維護，2014（20）：40-40.

[3]鄧昶.常用計算機編程語言的分析和選用技巧探析[J].計算機光盤軟件與應用，2014，5（19）：75-76.