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        數(shù)學算法對計算機編程優(yōu)化探究

        2021-11-28 13:34:56王薇
        魅力中國 2021年16期

        王薇

        (南京工業(yè)職業(yè)技術(shù)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(yīng)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(guān)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(yīng)用價值,應(yīng)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(yīng)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(yīng)用在更多領(lǐng)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(guān)聯(lián)

        數(shù)學算法是歸納算法的其中一種算法,在應(yīng)用中應(yīng)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(jié)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?qū)嫶蟮墓ぷ髁窟M行快速運算。數(shù)學算法在計算機編程的應(yīng)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(chǔ),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(yīng)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(yīng)當在應(yīng)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(fù)雜的問題用數(shù)學模型來解決,就能夠快速得出結(jié)果。

        二、數(shù)學算法在計算機編程優(yōu)化中的應(yīng)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(chǔ)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(yīng)用打下堅實的基礎(chǔ),C語言在計算機中有著非常大的應(yīng)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(yīng)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(yīng)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??茖W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(yīng)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(fù)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?qū)ο笳Z言的優(yōu)化

        計算機面向?qū)ο笳Z言與計算機的C語言有一定關(guān)系,計算機面向?qū)ο笳Z言又叫做C++語言,C++語言是在C語言的基礎(chǔ)上創(chuàng)建的。面向?qū)ο笳Z言在設(shè)計的過程中能夠?qū)ο蠓庋b起來,是根據(jù)C語言和封裝原理以及相關(guān)的邏輯而設(shè)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(yīng)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?qū)ο笳Z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(fù)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(yīng)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??焖俸秃唵危@一數(shù)學思想能夠有效解決計算機面向?qū)ο笳Z言存在的問題,對計算機面向?qū)ο笳Z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(shè)計更加科學和合理,使面向?qū)ο笳Z言更加特別。

        (三)數(shù)學算法對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計

        計算機編程與數(shù)學算法的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)有很大關(guān)聯(lián),數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計和合理應(yīng)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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(shù)的優(yōu)化和應(yīng)用中,計算機設(shè)備也在不斷升級創(chuàng)新,先進的算法、技術(shù)和設(shè)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(shè)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(yīng)用也能促進計算機設(shè)備的發(fā)展和更新。目前有大量的計算機設(shè)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(shè)計,促進計算機設(shè)備的軟件和硬件快速升級和高效運轉(zhuǎn)。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(jié)語

        計算機編程的優(yōu)化需要對數(shù)學算法進行分析和應(yīng)用,通過數(shù)學算法來優(yōu)化計算機編程的C語言和面向?qū)ο笳Z言,通過數(shù)學算法來優(yōu)化數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)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。

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