數(shù)學算法對計算機編程優(yōu)化策略分析

崔新雨

北京道達天際科技有限公司 北京 100089

數(shù)學學科在計算機編程領(lǐng)域的地位是很重要的,編程的本質(zhì)就是通過多種邏輯關(guān)系的構(gòu)建對一個復雜的工作進行分解。數(shù)學算法的高效利用能夠讓計算機編程工作高效和簡單,也能對現(xiàn)有策略達到優(yōu)化的作用。

1 數(shù)學算法與編程

計算機及其相關(guān)技術(shù)的快速發(fā)展是在21世紀初,計算機的從業(yè)人員也開始重視起程序的開發(fā)工作。通過計算器編程,能夠為人提供有力的生產(chǎn)力工具,為了實現(xiàn)多種需求,對于數(shù)學邏輯的重視程度和依賴性也在不斷加深。數(shù)學思想除了基本的運算原則之外,還有建模思想和邏輯思想,通過對一個事件建立模型,然后逐層分析內(nèi)部邏輯關(guān)系,得到所有的可能路線和結(jié)果,再把這些關(guān)系用計算機語言輸入,就能將這個事件轉(zhuǎn)化為計算機程序。

在計算機編程的研究過程當中,人們發(fā)現(xiàn)使用數(shù)學思想能夠?qū)碗s的事情簡單化,把所有的工作簡化為數(shù)學模型當中的一部分,然后再利用數(shù)學符號和語言,將上述工作串聯(lián)起來或進行運算,這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)所有工作。按照這個思想,計算機編程從業(yè)人員,對數(shù)學建模與計算機編程進行深入的使用研究,在大大提高計算機編程效率的同時,還降低了其入門門檻和難度。

數(shù)學模型思想本質(zhì)是一類歸納算法,把一個事件分解成若干個獨立的小事件,并通過數(shù)學符號、選擇、運算邏輯等將所有小事件串聯(lián)起來即可實現(xiàn)功能。通過數(shù)學模型思想進行計算機編程,能夠提高工作效率,而且使工作量減少,避免不必要的邏輯判斷。

數(shù)學模型思想是需要不斷優(yōu)化的,解決同一問題,有無數(shù)種不同的數(shù)學邏輯思路,但最優(yōu)的往往只有一種。對于同一時間使用不同的邏輯,可能工作量運算效率都不一樣,雖然能達到一致的結(jié)果實現(xiàn)需求,但對于大型程序來說,如果內(nèi)部事件之間的邏輯關(guān)系都不是最優(yōu)解,最終程序完成之后,可能出現(xiàn)運行緩慢的問題,在程序運行的過程中,也會有很多無用工作,后期對該程序進行維護和修改時也會加大工作量。

在現(xiàn)代的計算機編程工作中,編程的基本語言和編譯器已經(jīng)發(fā)展趨于成熟,故在計算機編程算法的優(yōu)化工作中,對于邏輯考究和優(yōu)化是十分必要的。能夠?qū)崿F(xiàn)程序需求的前提下,數(shù)學算法越是趨于簡單和清晰就越貼合人們的優(yōu)化需求。優(yōu)化起到的作用是錦上添花,對于同一事件同一程序的優(yōu)化工作而言,也沒有唯一的標準答案。

2 計算機編程優(yōu)化策略分析

2.1 計算機語言結(jié)合數(shù)學算法 隨著計算機編程學科的發(fā)展,已經(jīng)有多種計算機語言被普及和使用。本部分以C語言為例來簡要說明如何運用數(shù)學算法優(yōu)化現(xiàn)有計算機語言。C語言是較為基礎(chǔ)的計算機編程語言,也是大部分從業(yè)者接觸到的第一種計算機編程語言。C語言的使用是很廣泛的,其下限較低,上限很高,能夠?qū)崿F(xiàn)諸多功能,目前流行的很多應(yīng)用程序使用的基礎(chǔ)語言也是C語言,描述和編寫方式也是其他計算機語言的基礎(chǔ)。

在使用C語言進行編程的過程中,大部分從業(yè)者都會遇到編譯工作的困難,因其編譯的容錯率很低,自身也有很大的局限性,在編寫時必須按照嚴格的代碼邏輯進行輸入。雖會對編譯工作造成困難,但C語言的嚴格性也是其優(yōu)勢之一,能夠避免很多邏輯性錯誤從而造成程序不運行。

通過使用數(shù)學算法,可對C語言進行優(yōu)化,在保留其基本優(yōu)勢的前提下,還能優(yōu)化局限性。在進行編程之前,使用數(shù)學模型和算法先對整個事件進行邏輯分析,然后設(shè)計一相應(yīng)的流程圖,將事件中的小事件拆解連接之后再用C語言進行編寫即可。對數(shù)學算法的合理運用能夠減少邏輯錯誤,讓代碼精簡,從而簡化整個程序的內(nèi)容,便于運行和后期維護。

數(shù)學算法具有很強的抽象性,多種不同的工作經(jīng)過歸納和總結(jié),其數(shù)學算法也可能是類似的。在編寫程序的時候,可以將不同事件中的相同算法先行編寫出來,然后在不同的事件中加以運用即可。這樣最后編寫的程序能夠減少冗余,避免多次進行重復工作。

將數(shù)學算法與計算機編程語言結(jié)合的過程中,并不能單純的追求簡單化,也要注意邏輯代碼的可讀性和易修改性。如果僅僅追求代碼簡單而建立了很多復雜的函數(shù),雖然能夠?qū)崿F(xiàn)目標功能,達到開發(fā)需求,且縮短代碼長度,但可能不利于程序的維護與修改,這種方式也不是值得提倡的。

2.2 對象結(jié)合數(shù)學算法優(yōu)化 在編程的過程中,需要頻繁進行引用或展示的信息、圖片、鏈接等通常被稱作對象。一個正常的程序其所用到的對象是很多的,如果不加以分類整理,在編程的過程中就會增加很大工作量。在該程序上線運行之后,維護人員也需要花費大量時間和精力去探究對象和程序之間的對應(yīng)關(guān)系。在此背景和需求下,可以引入數(shù)學中類、集合等思想。

在編程工作開始之前,可以將用到的對象進行分類,并在不同的類之間建立邏輯關(guān)系,進行繼承、嵌套和封裝等。在編程工作中,若需要引用對象,可先明確對象所屬的類,然后再進行引用。如:某游戲程序要求在用戶按下回車鍵之后播放第4段視頻,若不引入類和集合的思想,在編程時就需要花費查找到引用對象然后寫入程序,計算機在運行的過程中也需要打開數(shù)以萬計的對象,然后尋找“第4段視頻”,會造成程序運行緩慢,后期維護人員需要對“第4段視頻”也同樣面臨該困擾。若使用類的觀念,將程序?qū)⒁玫膶ο笕糠诸?可將“第4段視頻”歸納為“游戲第一章——過場動畫——高畫質(zhì)——第4段視頻”,不僅能夠提高編寫時的效率,在其他人查看此段代碼時,也能明確每個對象的意義和用途,便于維護。

上文僅進行最簡單的邏輯舉例,在實際編程工作中,所涉及到的對象和邏輯關(guān)系是十分復雜的,計算機可能同時處理上萬條上述邏輯關(guān)系以保障程序運行。當代碼量大,程序復雜,數(shù)據(jù)量多時,對對象用數(shù)學算法進行優(yōu)化是很有必要的。

3 結(jié)束語

編程工作的原理并不復雜,其本質(zhì)就是將事件地之間的關(guān)系及動作用計算機語言編寫出來,但實際過程中,因需求復雜、數(shù)據(jù)量大、邏輯繁復等原因,編程工作所面臨的挑戰(zhàn)是很多的。通過數(shù)學思想中的模型建立、邏輯關(guān)系歸納、分類和整合等策略,能夠?qū)τ嬎銠C編程進行有效優(yōu)化,結(jié)合數(shù)學思想對計算機編程優(yōu)化的策略能夠提高編程工作的策略和準確性。