數(shù)學(xué)算法對(duì)計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化探究

大部分計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)都會(huì)用到計(jì)算機(jī)編程，只有計(jì)算機(jī)編程足夠完善，才能使計(jì)算機(jī)軟件在使用中更加高效和準(zhǔn)確，所以計(jì)算機(jī)編程應(yīng)隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展不斷優(yōu)化。數(shù)學(xué)模型是數(shù)學(xué)算法的重要內(nèi)容，在計(jì)算機(jī)編程的優(yōu)化中也發(fā)揮著獨(dú)特的作用，利用數(shù)學(xué)算法優(yōu)化計(jì)算機(jī)編程，能夠進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)軟件的性能。

一、數(shù)學(xué)算法和計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化的現(xiàn)狀和關(guān)聯(lián)

（一）數(shù)學(xué)算法和計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化的現(xiàn)狀

對(duì)數(shù)學(xué)進(jìn)行研究離不開(kāi)數(shù)學(xué)算法的支持，數(shù)學(xué)算法是數(shù)學(xué)的重要內(nèi)容，只有熟練掌握算法，才能對(duì)數(shù)學(xué)進(jìn)行快速運(yùn)算。數(shù)學(xué)算法在計(jì)算機(jī)編程中也有很高的應(yīng)用價(jià)值，應(yīng)用數(shù)學(xué)算法對(duì)計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行優(yōu)化能讓計(jì)算機(jī)編程工作更加簡(jiǎn)單和高效。計(jì)算機(jī)編程對(duì)數(shù)學(xué)算法的運(yùn)用既需要專業(yè)的數(shù)學(xué)理論知識(shí)，還需要邏輯清晰的數(shù)學(xué)運(yùn)算方法，只有這樣，才能使數(shù)學(xué)算法在計(jì)算機(jī)編程中發(fā)揮真正的作用。對(duì)于計(jì)算機(jī)編程來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)編程已經(jīng)在實(shí)踐中取得了非常大的進(jìn)步，得到了很好的應(yīng)用效果，但時(shí)代的快速發(fā)展和科技水平的快速提高為計(jì)算機(jī)編程提出了新的發(fā)展要求，計(jì)算機(jī)編程也要進(jìn)一步優(yōu)化和完善，加強(qiáng)數(shù)學(xué)算法在計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化中的研究，令計(jì)算機(jī)編程的水平不斷提高，將計(jì)算機(jī)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(xué)算法和計(jì)算機(jī)編程之間的關(guān)聯(lián)

數(shù)學(xué)算法是歸納算法的其中一種算法，在應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)按照規(guī)定的流程和規(guī)則來(lái)找到模型的規(guī)律，數(shù)學(xué)算法能夠在最短的時(shí)間內(nèi)、以最快的速度和最簡(jiǎn)單的方式得到結(jié)果。數(shù)學(xué)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(xué)算法的最大優(yōu)勢(shì)是能夠?qū)嫶蟮墓ぷ髁窟M(jìn)行快速運(yùn)算。數(shù)學(xué)算法在計(jì)算機(jī)編程的應(yīng)用中具有很好的效果，計(jì)算機(jī)和數(shù)學(xué)有很多相通之處，計(jì)算機(jī)編程中會(huì)大量用到數(shù)學(xué)中的參數(shù)估計(jì)、數(shù)據(jù)處理、邏輯分析等知識(shí)。計(jì)算機(jī)編程工作者需要具備數(shù)學(xué)知識(shí)基礎(chǔ)，能夠運(yùn)用數(shù)學(xué)算法來(lái)建立數(shù)學(xué)模型，運(yùn)用數(shù)學(xué)邏輯分析方式對(duì)模型進(jìn)行分析和驗(yàn)證，利用計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)學(xué)算法的比較、分析和調(diào)整，得到最佳的數(shù)學(xué)算法，將效果最好的數(shù)學(xué)算法應(yīng)用到計(jì)算機(jī)編程中，使計(jì)算機(jī)編程更加優(yōu)化、簡(jiǎn)化和高效。

（三）數(shù)學(xué)算法在計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化中的目的和意義

為了使計(jì)算機(jī)編程的語(yǔ)言和程序能夠得到優(yōu)化，應(yīng)當(dāng)在應(yīng)用數(shù)學(xué)算法的過(guò)程中讓數(shù)學(xué)算法滿足計(jì)算機(jī)的使用需要。為此，要根據(jù)數(shù)學(xué)算法和計(jì)算機(jī)編程的實(shí)際應(yīng)用來(lái)建立數(shù)學(xué)模型，調(diào)整計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言，通過(guò)數(shù)學(xué)模型對(duì)計(jì)算機(jī)編程效果進(jìn)行測(cè)試，在對(duì)計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行測(cè)試的時(shí)候，要詳細(xì)記錄測(cè)試中出現(xiàn)的問(wèn)題和變化，根據(jù)問(wèn)題對(duì)計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行分析和調(diào)整。計(jì)算機(jī)編程代碼的主要內(nèi)容就是各種各樣的公式，計(jì)算機(jī)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(xué)算法，所以對(duì)計(jì)算機(jī)編程的優(yōu)化研究需要通過(guò)數(shù)學(xué)模型來(lái)實(shí)現(xiàn)，將計(jì)算機(jī)編程中比較復(fù)雜的問(wèn)題用數(shù)學(xué)模型來(lái)解決，就能夠快速得出結(jié)果。

二、數(shù)學(xué)算法在計(jì)算機(jī)編程優(yōu)化中的應(yīng)用

（一）數(shù)學(xué)算法對(duì)計(jì)算機(jī)C語(yǔ)言的優(yōu)化

計(jì)算機(jī)編程中最重要也是最基礎(chǔ)的內(nèi)容就是計(jì)算機(jī)的C語(yǔ)言，掌握C語(yǔ)言可以為計(jì)算機(jī)編程高級(jí)語(yǔ)言的學(xué)習(xí)和應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，C語(yǔ)言在計(jì)算機(jī)中有著非常大的應(yīng)用價(jià)值和發(fā)展空間，數(shù)學(xué)算法能夠進(jìn)一步優(yōu)化計(jì)算機(jī)的C語(yǔ)言，使C語(yǔ)言更加精簡(jiǎn)和高效。計(jì)算機(jī)在使用C語(yǔ)言進(jìn)行編程的過(guò)程中，在編譯方面有很大的困難，而數(shù)學(xué)算法能有效解決編程應(yīng)用C語(yǔ)言時(shí)的編譯問(wèn)題。為了使C語(yǔ)言發(fā)揮真正的作用，在計(jì)算機(jī)編程中體現(xiàn)出自身的優(yōu)點(diǎn)，就要在C語(yǔ)言的應(yīng)用中按照代碼邏輯和C語(yǔ)言的使用規(guī)范來(lái)完成計(jì)算機(jī)的編譯工作。計(jì)算機(jī)C語(yǔ)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(xué)算法可以彌補(bǔ)計(jì)算機(jī)C語(yǔ)言的缺陷，讓C語(yǔ)言更適用于計(jì)算機(jī)編程?？茖W(xué)運(yùn)用數(shù)學(xué)算法對(duì)C語(yǔ)言進(jìn)行優(yōu)化，可以讓原本的代碼和代碼程序更加簡(jiǎn)單和精煉，極大提高了計(jì)算機(jī)編程的效率，為編程人員節(jié)省了大量的時(shí)間。將數(shù)學(xué)算法應(yīng)用于編程中，需要嚴(yán)格按照數(shù)學(xué)運(yùn)算邏輯和編程的流程進(jìn)行分析和運(yùn)算，通過(guò)數(shù)學(xué)算法對(duì)C語(yǔ)言的優(yōu)化讓計(jì)算機(jī)編程的語(yǔ)言和編程的程序更加簡(jiǎn)化，在優(yōu)化中體現(xiàn)數(shù)學(xué)算法的抽象性特征，對(duì)計(jì)算機(jī)編程和編程語(yǔ)言中無(wú)用的、復(fù)雜的語(yǔ)言和程序進(jìn)行優(yōu)化，讓計(jì)算機(jī)編程語(yǔ)言更準(zhǔn)確，令計(jì)算機(jī)編程過(guò)程更高效。

（二）數(shù)學(xué)算法對(duì)計(jì)算機(jī)面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的優(yōu)化

計(jì)算機(jī)面向?qū)ο笳Z(yǔ)言與計(jì)算機(jī)的C語(yǔ)言有一定關(guān)系，計(jì)算機(jī)面向?qū)ο笳Z(yǔ)言又叫做C＋＋語(yǔ)言，C＋＋語(yǔ)言是在C語(yǔ)言的基礎(chǔ)上創(chuàng)建的。面向?qū)ο笳Z(yǔ)言在設(shè)計(jì)的過(guò)程中能夠?qū)?duì)象封裝起來(lái)，是根據(jù)C語(yǔ)言和封裝原理以及相關(guān)的邏輯而設(shè)計(jì)出來(lái)的一種計(jì)算機(jī)程序語(yǔ)言，這一功能解決了C語(yǔ)言在計(jì)算機(jī)編程應(yīng)用中的問(wèn)題，使C語(yǔ)言更加優(yōu)化，為計(jì)算機(jī)編程節(jié)省時(shí)間和提高效率。計(jì)算機(jī)面向?qū)ο笳Z(yǔ)言在優(yōu)化中需要運(yùn)用數(shù)學(xué)算法來(lái)改善對(duì)象封裝并明確類的繼承，為此，需要使用數(shù)學(xué)算法對(duì)類進(jìn)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(shí)十分繁瑣和復(fù)雜，有非常大的工作量，對(duì)計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度有很高的要求。但是，數(shù)學(xué)運(yùn)算方法能夠解決類在處理繼承方面的問(wèn)題，在處理類的繼承時(shí)可以應(yīng)用數(shù)學(xué)運(yùn)算中的數(shù)學(xué)模型方式，讓不同的類經(jīng)過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算進(jìn)行統(tǒng)一。數(shù)學(xué)模型是一種極其高效的計(jì)算方式，在處理類的繼承上非常快速和簡(jiǎn)單，這一數(shù)學(xué)思想能夠有效解決計(jì)算機(jī)面向?qū)ο笳Z(yǔ)言存在的問(wèn)題，對(duì)計(jì)算機(jī)面向?qū)ο笳Z(yǔ)言的優(yōu)化起到了重要作用。在數(shù)學(xué)模型思想的幫助下，計(jì)算機(jī)語(yǔ)言的設(shè)計(jì)更加科學(xué)和合理，使面向?qū)ο笳Z(yǔ)言更加特別。

（三）數(shù)學(xué)算法對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)編程與數(shù)學(xué)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(xué)算法需要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容，計(jì)算機(jī)編程的優(yōu)化效果受到數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的影響，所以，運(yùn)用數(shù)學(xué)算法對(duì)計(jì)算機(jī)編程進(jìn)行優(yōu)化需要重點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)和合理應(yīng)用。在對(duì)數(shù)學(xué)算法進(jìn)行實(shí)際運(yùn)用的時(shí)候，數(shù)學(xué)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(xué)算法，合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)使數(shù)學(xué)算法更加簡(jiǎn)單，避免數(shù)學(xué)算法影響計(jì)算機(jī)編程的效率和效果。數(shù)學(xué)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(duì)元素較多的稀疏型矩陣時(shí)，要適當(dāng)縮小矩陣的內(nèi)存空間。若是二維數(shù)組直接進(jìn)行存儲(chǔ)，就會(huì)使數(shù)據(jù)受到稀疏型矩陣的影響，浪費(fèi)大量的存儲(chǔ)空間。為了解決這一問(wèn)題，需要使用三元組實(shí)現(xiàn)稀疏型矩陣的存儲(chǔ)，運(yùn)用三元組還能夠極大減少遍歷矩陣的次數(shù)，提高數(shù)學(xué)算法的效率。

（四）數(shù)學(xué)算法加快了算法執(zhí)行的速度

數(shù)學(xué)算法在加快算法執(zhí)行速度的同時(shí)也能提高計(jì)算機(jī)編程的效率，減少了計(jì)算機(jī)編程在運(yùn)用數(shù)學(xué)算法時(shí)所要花費(fèi)的時(shí)間。在數(shù)學(xué)算法的研究和發(fā)展中，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的優(yōu)化和應(yīng)用中，計(jì)算機(jī)設(shè)備也在不斷升級(jí)創(chuàng)新，先進(jìn)的算法、技術(shù)和設(shè)備使算法執(zhí)行的速度越來(lái)越快，也讓計(jì)算機(jī)編程的運(yùn)算效率越來(lái)越高。計(jì)算機(jī)設(shè)備的升級(jí)能夠加快算法的執(zhí)行速度，數(shù)學(xué)算法在計(jì)算機(jī)中的應(yīng)用也能促進(jìn)計(jì)算機(jī)設(shè)備的發(fā)展和更新。目前有大量的計(jì)算機(jī)設(shè)備都屬于雙核或四核，分散在計(jì)算機(jī)的各個(gè)系統(tǒng)之中，這是導(dǎo)致計(jì)算機(jī)編程進(jìn)程緩慢的主要原因。所以要加強(qiáng)數(shù)學(xué)算法對(duì)計(jì)算機(jī)編程的優(yōu)化設(shè)計(jì)，促進(jìn)計(jì)算機(jī)設(shè)備的軟件和硬件快速升級(jí)和高效運(yùn)轉(zhuǎn)。但是現(xiàn)階段的數(shù)學(xué)算法還無(wú)法很好地用于計(jì)算機(jī)編程的優(yōu)化工作中，這是因?yàn)橛?jì)算機(jī)編程在使用數(shù)學(xué)算法的過(guò)程中，計(jì)算機(jī)的雙核或四核系統(tǒng)無(wú)法支撐計(jì)算機(jī)編程的運(yùn)算，只有在多核計(jì)算機(jī)的幫助下才能對(duì)計(jì)算機(jī)編程運(yùn)用數(shù)學(xué)算法。除了要使用多核計(jì)算機(jī)，還要調(diào)整分布系統(tǒng)，讓分布系統(tǒng)更適用于計(jì)算機(jī)編程的數(shù)學(xué)運(yùn)算，改變傳統(tǒng)的串行模式，讓分布式的系統(tǒng)來(lái)確定數(shù)學(xué)運(yùn)算的運(yùn)算量，確保計(jì)算機(jī)編程更加便于使用。

三、結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)編程的優(yōu)化需要對(duì)數(shù)學(xué)算法進(jìn)行分析和應(yīng)用，通過(guò)數(shù)學(xué)算法來(lái)優(yōu)化計(jì)算機(jī)編程的C語(yǔ)言和面向?qū)ο笳Z(yǔ)言，通過(guò)數(shù)學(xué)算法來(lái)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(shí)間，使計(jì)算機(jī)編程的語(yǔ)言和程序得以優(yōu)化和改善，優(yōu)化后的計(jì)算機(jī)編程和原來(lái)的編程相比，運(yùn)行更加高效快速、操作更加便捷簡(jiǎn)單、語(yǔ)言和程序更加精煉簡(jiǎn)化。

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