数学算法在计算机编程优化的运用

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摘要：现代计算机软件发展非常迅速，就像春风吹入千万行业中，已经渗入人们的生活点点滴滴、学习方方面面。数学算法本身是一种思想体现，对其进行研究，通过精心的设计和归纳总结，将其运用在计算机编程中，从而对程序进行优化，这是当前的热门研究方向。数学算法本身超强的逻辑性与计算机程序中某些算法也有非常紧密的联系。本次研究主要从当前数学算法运用在计算机编程优化中的实际情况进行分析，展开论述数学算法建模思想在计算机编程算法中的运用、数学算法在不同计算机编程语言上的运用，以供同行参考。

关键词：数学算法；计算机编程优化；建模思想；计算机编程语言；实际应用

计算机自问世以来，给予了人类生活、学习、工作上的便利。计算机软件在计算机实际运用中占据着大脑般的地位，对于许多功能相似的软件，实际生活中其受到人们喜爱的程度却大相径庭。具体对其分析，是因为不同软件之间的数学算法存在区别，从而使得计算机编程存在差异，体验感也因此出现较大差异。数学算法本身作为一种模型，从理论建模到实物，若能够合理运用数学算法，使得计算机编程中的逻辑效率更高，编程得到优化，软件的适用性、体验感也直接得到提升。

一、当前数学算法在计算机编程优化中的发展形势

国内数学算法在计算机编程中的运用，可从2005年的中国科学家人文论坛上进行分析，其中吴文俊院士分析到，东方地区的数学，可从中国古代数学和印度古代数学上进行追溯。具体来说，中国古代数学其实就是一种数学的算法，计算机发展至今，数学算法几斤逐渐渗入计算机之中，形成计算机的数学这门学门。中国古代的数学和计算机进行适用这种模式就是现代化的应用。计算机本身和数学之间有着不可切割的联系，美国的学者曾阐述计算机和数学的关系，计算机数学就是算法数学。所以从计算机编程角度上考虑，理论计算机科学、密码学、信息安全、算法、程序语言、计算几何等等，都是计算机和数学之间的纵横交叉。这份交叉也不局限于此，未来的各行各业的发展，仍旧需要从计算机数学上进行考量。

二、数学算法建模思想在计算机编程优化中的运用

计算机在解决实际问题时，一般按照以下顺序进行考虑：一是问题匹配模型，从模型上考虑算法；二是数学算法匹配计算机编程软件，进行程序的设计；三是程序测试，根据模型和结果进行优化，获得最终的程序设计。以上顺序中，数学算法建模思想在计算机编程中起到基石的作用。进行数学建模，能够直接的解决实际问题，能够将面临的问题进行简单化、基础化、顺序化的处理，从而将难度降低。但是实际生活中，不是所有的问题都能够运用数学建模进行简单化、顺序化的处理，数学建模思想在实际生活中的运用离不开问题的规律性。数学建模的构建，需要对其中的固定规律、相关参数、实际运用过程进行思考，使得数学模型能够与问题更加匹配，或一定程度上最匹配，在这样的基础上进行计算机编程，能够使得程序更加优化。所以整体来说，数学算法建模思想在计算机编程中起到非常关键的作用，想要对程序进行进一步优化，离不开更好的数学模型的建立。计算机软件的更替速度日新月异，计算机软件的精细化程度和复杂程度也逐渐提升，计算机软件使用者在诸多软件中，会从喜好、体验度、实用度、趣味性等多方面考虑。这对计算机编程人员来说，想要编写出更优化的程序，期间的过程是非常艰难的。计算机编程人员需要在数学算法中进行不断的尝试和选择，进而将程序进行优化，这个过程中，程序不同模块也会有自身联系，若出现错误，可能会引起非常严重的连锁反应。故在计算机编程之前，在问题匹配模型时，编程人员就需要选择相对更加科学、合理的数学模型，从实际问题的角度进行分析，展开算法的设计，后期编程阶段对算法进行适用性的优化和检验，再从结果中进行数学算法的调整，使得程序能够在最大范围中得到优化。

三、数学算法在不同计算机编程语言上的运用

计算机的编程中最核心的就是计算机语言。编程本身是一门具有非常强的专业性、综合性的学科，利用计算机编程软件，以计算机语言将其组织，就像将青蛙的各个肢体完善后，需要以一定的顺序和指令将其组装成形，计算机语言就是将程序进行串联，使得软件具备一定的功能。实际运用中，计算机编程语言以传统的VB语言、汇编语言和相对现代化的C语言、C++语言。前面两种语言已经逐渐退出编程者的视野，后面两种语言以自身的优势得到很好的发展。C语言在计算机高级语言中，具有语言最为简单、程序最为基础的特点，所以在实际的编程阶段，C语言的一种入门级的编程语言。想要学习难度更高的计算机编程语言，首先必须要学习的就是C语言，这门基础性的程序语言，能够为后面的学习在思想上、操作上打下坚实基础。C语言也在某些小程序的设计中有非常广泛的运用。但实际编程阶段，整体操作依旧以来代码逻辑完成，C语言会有自身的问题，但这种问题是可以从数学算法中进行弥补的。最常见的案例是，计算机程序判定该年是闰年还是平年，数学算法中闰年不可被100整除，但能够被4整除。这种复合性的指向可从归类法上思考，闰年=100倍数+400倍数，以这样的算法能够对是否为闰年进行正确判定。若以流程图进行分析，能够更加直观呈现出结果，这里的流程图就是以数学建模思想完成的，这种简洁、逻辑性强的流程图能够将编程中的不足更直观体现出来，辅助找到优化程序的更好的方案。C++语言相对来说是针对某种对象进行编写的计算机语言，在计算机语言中是属于高级语言，其运用也非常广泛。结合C语言分析，C++语言是在C语言基础上发展起来的一门计算机语言，这种编程语言在实际运用时，需要对对象进行包装，这个包装能够很好的将C语言运用中存在的弊端回避，从编程效率上有更好的提高。所以C++语言能够编写更为复杂的大型程序。但这个包装的过程，以及需要使用的类的继承也是需要以数学算法作为基础，并对后期进行优化，否则在编写阶段逻辑混乱，软件的运行效率将会大大降低。C++进行编程时，首先需要定义类，然后进行嵌套、封装、继承。大型程序在这三个阶段花费大量资源。所以对其进行优化，能够直接避免逻辑陷阱问题，解决代码冗长问题，使得计算机对象程序设计的效率得到提高。

四、结语

对计算机程序而言，影响其运行效率的因素非常多，硬件设置作为客观限制因素，编程者无法回避；但可从软件设施上进行优化和更新，从而改善程序运行效率中存在的问题。但这个阶段需要消耗大量的人力和资金，所以在计算机编程时，若能更好的结合数学算法，在数学建模上选择更为匹配的模型，在计算机语言编写中结合数学算法，能够在得到更好的程序的同时，回避许多设计陷阱，从而获得更高的运行效率，也能得到更大的利益回报。

参考文献：

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[2]王锦瑞.基于区间数学的全局优化算法及其应用探讨[J].计算机与数字工程,2018,46（05）.

[3]郑远攀,杨融,姚浩伟,WangRui.基于计算机编程的坐标转换与真实地形CFD建模方法[J].科技通报,2018,34（07）.

作者:李海洋 侯雅雅 单位:河南工业职业技术学院