数学算法对计算机编程优化策略分析

崔新雨

北京道达天际科技有限公司 北京 100089

数学学科在计算机编程领域的地位是很重要的,编程的本质就是通过多种逻辑关系的构建对一个复杂的工作进行分解。数学算法的高效利用能够让计算机编程工作高效和简单,也能对现有策略达到优化的作用。

1 数学算法与编程

计算机及其相关技术的快速发展是在21世纪初,计算机的从业人员也开始重视起程序的开发工作。通过计算器编程,能够为人提供有力的生产力工具,为了实现多种需求,对于数学逻辑的重视程度和依赖性也在不断加深。数学思想除了基本的运算原则之外,还有建模思想和逻辑思想,通过对一个事件建立模型,然后逐层分析内部逻辑关系,得到所有的可能路线和结果,再把这些关系用计算机语言输入,就能将这个事件转化为计算机程序。

在计算机编程的研究过程当中,人们发现使用数学思想能够将复杂的事情简单化,把所有的工作简化为数学模型当中的一部分,然后再利用数学符号和语言,将上述工作串联起来或进行运算,这样就能够实现所有工作。按照这个思想,计算机编程从业人员,对数学建模与计算机编程进行深入的使用研究,在大大提高计算机编程效率的同时,还降低了其入门门槛和难度。

数学模型思想本质是一类归纳算法,把一个事件分解成若干个独立的小事件,并通过数学符号、选择、运算逻辑等将所有小事件串联起来即可实现功能。通过数学模型思想进行计算机编程,能够提高工作效率,而且使工作量减少,避免不必要的逻辑判断。

数学模型思想是需要不断优化的,解决同一问题,有无数种不同的数学逻辑思路,但最优的往往只有一种。对于同一时间使用不同的逻辑,可能工作量运算效率都不一样,虽然能达到一致的结果实现需求,但对于大型程序来说,如果内部事件之间的逻辑关系都不是最优解,最终程序完成之后,可能出现运行缓慢的问题,在程序运行的过程中,也会有很多无用工作,后期对该程序进行维护和修改时也会加大工作量。

在现代的计算机编程工作中,编程的基本语言和编译器已经发展趋于成熟,故在计算机编程算法的优化工作中,对于逻辑考究和优化是十分必要的。能够实现程序需求的前提下,数学算法越是趋于简单和清晰就越贴合人们的优化需求。优化起到的作用是锦上添花,对于同一事件同一程序的优化工作而言,也没有唯一的标准答案。

2 计算机编程优化策略分析

2.1 计算机语言结合数学算法 随着计算机编程学科的发展,已经有多种计算机语言被普及和使用。本部分以C语言为例来简要说明如何运用数学算法优化现有计算机语言。C语言是较为基础的计算机编程语言,也是大部分从业者接触到的第一种计算机编程语言。C语言的使用是很广泛的,其下限较低,上限很高,能够实现诸多功能,目前流行的很多应用程序使用的基础语言也是C语言,描述和编写方式也是其他计算机语言的基础。

在使用C语言进行编程的过程中,大部分从业者都会遇到编译工作的困难,因其编译的容错率很低,自身也有很大的局限性,在编写时必须按照严格的代码逻辑进行输入。虽会对编译工作造成困难,但C语言的严格性也是其优势之一,能够避免很多逻辑性错误从而造成程序不运行。

通过使用数学算法,可对C语言进行优化,在保留其基本优势的前提下,还能优化局限性。在进行编程之前,使用数学模型和算法先对整个事件进行逻辑分析,然后设计一相应的流程图,将事件中的小事件拆解连接之后再用C语言进行编写即可。对数学算法的合理运用能够减少逻辑错误,让代码精简,从而简化整个程序的内容,便于运行和后期维护。

数学算法具有很强的抽象性,多种不同的工作经过归纳和总结,其数学算法也可能是类似的。在编写程序的时候,可以将不同事件中的相同算法先行编写出来,然后在不同的事件中加以运用即可。这样最后编写的程序能够减少冗余,避免多次进行重复工作。

将数学算法与计算机编程语言结合的过程中,并不能单纯的追求简单化,也要注意逻辑代码的可读性和易修改性。如果仅仅追求代码简单而建立了很多复杂的函数,虽然能够实现目标功能,达到开发需求,且缩短代码长度,但可能不利于程序的维护与修改,这种方式也不是值得提倡的。

2.2 对象结合数学算法优化 在编程的过程中,需要频繁进行引用或展示的信息、图片、链接等通常被称作对象。一个正常的程序其所用到的对象是很多的,如果不加以分类整理,在编程的过程中就会增加很大工作量。在该程序上线运行之后,维护人员也需要花费大量时间和精力去探究对象和程序之间的对应关系。在此背景和需求下,可以引入数学中类、集合等思想。

在编程工作开始之前,可以将用到的对象进行分类,并在不同的类之间建立逻辑关系,进行继承、嵌套和封装等。在编程工作中,若需要引用对象,可先明确对象所属的类,然后再进行引用。如:某游戏程序要求在用户按下回车键之后播放第4段视频,若不引入类和集合的思想,在编程时就需要花费查找到引用对象然后写入程序,计算机在运行的过程中也需要打开数以万计的对象,然后寻找“第4段视频”,会造成程序运行缓慢,后期维护人员需要对“第4段视频”也同样面临该困扰。若使用类的观念,将程序将要用的对象全部分类,可将“第4段视频”归纳为“游戏第一章——过场动画——高画质——第4段视频”,不仅能够提高编写时的效率,在其他人查看此段代码时,也能明确每个对象的意义和用途,便于维护。

上文仅进行最简单的逻辑举例,在实际编程工作中,所涉及到的对象和逻辑关系是十分复杂的,计算机可能同时处理上万条上述逻辑关系以保障程序运行。当代码量大,程序复杂,数据量多时,对对象用数学算法进行优化是很有必要的。

3 结束语

编程工作的原理并不复杂,其本质就是将事件地之间的关系及动作用计算机语言编写出来,但实际过程中,因需求复杂、数据量大、逻辑繁复等原因,编程工作所面临的挑战是很多的。通过数学思想中的模型建立、逻辑关系归纳、分类和整合等策略,能够对计算机编程进行有效优化,结合数学思想对计算机编程优化的策略能够提高编程工作的策略和准确性。