浅谈数学算法对计算机编程方式改进的优化

夏德宏

摘 要 在现阶段科学技术迅速发展的背景之下，计算机编程方式也在不断得到创新和优化，如何更好地对计算机编程方式进行优化改良，已经成为信息技术行业中的热点问题，受到了越来越多人的关注。数学算法可以对数学中的诸多问题进行深入的归纳和总结，并能对归纳总结出的结果展开统一的计算。数学算法作为计算机技术的最基本的应用，对计算机编程有着深刻的影响。因此，我们必须加快优化计算机编程的方式。本文就是在分析了目前计算机编程方式的一些基本情况，并得出了一系列对计算机编程方式进行优化的方法，希望能有利于相关技术人员进行专业的改进优化工作。

关键词 数学算法；计算机编程方式；优化

中图分类号 TP3 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2017）189-0073-02

当前，我们主要是通过计算机编程的途径对软件进行开发，对计算机编程来说，数学算法是其中最基本也是最关键的影响因素，只有将数学算法合理适当地应用于计算机的相关编程之中，才能实现计算机编程的高效率运行，才会提高计算机软件开发的成功率。计算机编程要运用到的数学知识主要包括离散数学和微积分等运算，对这些数学算法进行深入研究，并且将它们运用到计算机编程方式的改进优化中，可以提高计算机编程方式的实用性和有效性。

1 计算机编程方式的基本概况

1.1 数学算法的简介

算法作为数学研究中的最基础和最关键的部分，对计算机编程的研究也起着至关重要的作用。如今信息科技在迅速发展创新，数学算法对计算机编程的影响日益加深，数学算法逐渐成为计算机编程技术人员应该具备的最基本素养。大部分高校的计算机专业课程主要引导学生建立数学算法的基本思想，培养和提高他们进行数学算法的能力和水平，要求学生了解和掌握各类数学算法学习实验报告的撰写方式。学生们也可以通过观察、模仿、深入研究以及实际操作等方式来进一步深入了解数学算法的精髓和内涵，提高自身的推导计算的水平，增强自己独立解决问题和矛盾的能力，进而确保自己的计算机编程专业课程的顺利学习。

1.2 计算机编程的简介

计算机编程以计算机语言作为根本，通过人们对计算机语言的研究和翻译工作，能够完成多种类型不一的计算机功能。从根上来说，计算机诞生的目的是为了能够运用大量的数学计算，进而为人们解决复杂困难的高级大量数据运算，为人们提供最精确的计算结果。对计算机进行创新改造和升级，不仅能够大幅度提升计算机的运算效率和准确度，而且能增强计算机编程应用的实用性。因此，我们需要加大对计算机编程方式改进优化工作的重视程度，在保证计算机运算结果精确无误的基础上，使计算机运算效率不断得到提高。

1.3 数学模型是算法与计算机联系的桥梁

将繁多复杂的现实问题简单化并抽象为适当的数学结构，便是数学模型的构建过程。采用实际调查、收集整理数据资料等方法，对研究问题的内在特点和实际规律进行深入的分析，掌握问题的关键部分和主要矛盾，建立出与实际问题相联系的数量之间的关系，再应用数学思维方式和理论知识进行问题的探讨和研究。

数学计算的选择在计算机编程方式的优化过程中有着非常深刻的影响，这些影响主要包括：计算机本身的运行效率、内存容量大小、计算机的质量高低等等。由于运作效率和自身质量的不同，计算机的编程效率也是不一样的，因此我们应该根据实际问题类型的不同而选取恰当合适的数学算法。在实际的操作流程中，应用简易直接、改造优良的数学算法，这能大大减少计算机执行任务的时间，能大幅度提高计算机的工作运行速度和质量。

要想进一步提升计算机的运行效率，可以参考以下两个方面的内容进行数学算法的选取。其中一方面是根据时间的复杂性进行合理选择。今天的社会和经济在高速发展，人们普遍追求的是高效率和高质量，适当的数学算法能够让计算机在最短的时间内编译出最多类的程序。还有一个方面便是考虑空间的复杂性。现代社会的发展在不断追求节能降耗，即使用尽可能少的资源，获得最大的效益。只有把这两方面内容进行相互结合，才能选择出最适当合理的数学算法。构建理想的数学模型，将合理的算法与计算机编程相联系，实现计算机编程的设计开发。

2 优化计算机编程方式的措施

2.1 对数据结构进行合理设计

数据结构是否存在合理性对数学算法性能的高低起着十分关键的作用，合理的数据结构能够让数学算法对变量进行访问的速度得到提高，降低变量占用的内存空间容量，进一步提高数学算法的效率和水平。比如说，若是在稀疏矩阵中含有很多的元素，则需要参考缩矩阵的储存空间，假设直接通过二维数组的途径了储备矩阵，则可能造成大量存储空间的浪费。因此这时应该选取三元组进行稀疏矩阵的储存工作，这可以最大限度地降低稀疏矩阵的占用空间。采用联合体的方法对共享变量进行深入加工，让多个变量能够共存于同一段内存空间之中，这大大降低了数学算法的空间复杂度，从而大大提升了数学算法的

效率。

2.2 通过并行计算减少算法执行时间

通过并行计算来实现算法执行时间的减少有两种不同的方法。其中一种方法是对单机上的多核心进行并行，另一种方法是多机间的并行。现阶段，计算机的硬件设备优化改良的速度很快，目前计算机中大部分都为双核心或者是四核心；而且，计算机软件也在不断得到发展创新，使得分布式系统受到了广泛的关注。但是，大部分的算法缺乏对多核心计算机以及分布式系统的优化改良，依旧使用的是串行的执行方法。在对数学算法研究分析的基础上，我们能把算法分成两个部分，一个是可并行部分，另一个是不可并行部分，分别运用这两个不同的部分实现计算机不同核心的分配工作，可以得出最后的相应结果汇总。在运用分布式系统展开并行计算的过程中，相关技术人员必须制作出科学合理的分配方案，计划好算法的运算量，考虑到所需的网络支出开销。

2.3 提高学生学习算法设计的兴趣

算法设计专业课程要求学生必须掌握一定的概率论、线性代数等专业知识，具备一定的数据结构分析能力。这便需要授课教师提高自身的教学质量和水平，运用各种不同的多样化的授课教学方法，将专业知识理论与实践操作实现完美的融合，更好地引导学生进行算法设计的学习。教师在正式授课之前，需要明确好教学目的，对学生提出相应的学习要求，提高学生的学习主动性；在进行授课的过程中，应用多媒体技术或者其他高科技的手段进行专业知识的讲解，破除传统陈旧的教学观念，将新型科技与现场教学相互结合，提升学生学习的兴趣；在授课结束之后，要时刻关注学生的学习动态，认真督促学生完成相关的算法设计的练习和任务，从而进一步提升学生学习的独立自觉性。

3 结论

总的来说，计算机的出现跟数学算法之间的联系十分密切，如今计算机在不断得到改进和创新，数学算法也在持续进步。计算机编程方式的改进和优化离不开数学算法，相关专业技术人员一直在探究二者之间的联系。

在对计算机编程方式进行分析研究的过程中，我们要根据实际的情况进行相应的优化改进，要努力设计出合理的结构数据、利用并行计算降低计算机执行命令的时间、提高学生学习计算机算法设计的兴趣和能力。只有采取一系列合理有效的计算机编程方式改进的措施，才能实现计算机编程方式的革新，让计算机编程拥有更高效的性能，才能减少计算机编程方式在技术性方面产生的问题，从而进一步推动我国计算机编程方式的进步，促进信息技术行业的良好发展。

參考文献

[1]欧阳玉峰，周莹莹.数学算法对计算机编程优化的研究[J].黑龙江科技信息，2016（6）.

[2]余殷博.数学算法对计算机编程优化的思考[J].电子技术与软件工程，2016（2）：251.