数学算法的计算机编程优化设计与实践研究

2021-04-04周睿

电子测试 2021年16期

周睿

（陕西国防工业职业技术学院，陕西西安，710300）

1 计算机编程与数学算法的基本内容分析

1.1 计算机编程介绍

计算机编程即指电脑编程，编辑程序让电脑按照相关步骤运行就是编程。在实际的计算机编程过程中，人们普遍会使用数学算法[1]，它不但可以提升工作人员的效率，还能够确保计算过程的快速性和准确性。其中，计算机编程语言又称程序设计语言或者编程语言，它是一种特殊的语言，一方面，人们要使用计算机语言指挥计算机完成某种特定工作，另一方面计算机必须按照计算机语言描述来执行某种操作，从而完成相关特定工作，这就需要计算机的语言能够被人们读懂。例如，人们常说的C 语言，就应用了许多数学算法，此时就需要，相关工作人员加大学习数学算法的理论知识，发挥数学算法的诸多优势，将其独特的计算特推广并应用到计算机编程工作中。

1.2 数学算法基本介绍

归纳性是数学算法的主要特点之一，人们通过对事物的研究发现一系列的数学问题，并按照相关规律对这些数学问题进行分析和总结。在研究总结后，优化工作流程，进而减少工作量，使用数学算法研究并分析数学问题是最为基础的工作之一，在计算机编程过程中，计算机编程人员应合理的运用数学算法的原理，在不断发挥数学理论的基础上，减少工作人员的工作时间，进而有效的控制企业的建设成本，在完美应用数学算法的基础上，使得数学算法在计算机编程工作中应用最为合理[2]。

1.3 计算机编程与数学算法的有机联系

首先，数学算法作为一种规范的归纳算法，应严格按照预先设定的数学操作步骤和具体原则进而探索出相应的数学模型规律，并以最小的工作量和最佳的工作速度获取计算的准确数值，通过对事物存在的规律进行分析和总结，有效的减少工作量；其次，合理的应用数学算法，可以简化计算机运行流程，对计算机编程起着良好的促进作用，在实际的计算机编程期间，通过一系列的数学算法，可以确保计算机的代码程序精简，与此同时，还可以提升计算机的运行效率；最后，在各大高校中，计算机专业课程还和数学专业课程有着许多相似之处，因为计算机专业课程和数学专业课程所涉及的范围、深层内涵都存在着对等关系，很多计算机编程会使用数学计算知识，例如，对微分方程计算、参数估计、概率分布的归纳、数学处理以及数学逻辑分析等都会与数学算法有着直接的联系。另外，计算机软件的开发和设计，需要编程人员充分发挥自身的形象思维能力、空间想象能力及完整的数学理论知识功底，通过构造完整的数学模型，对编程工作进行分析、评估和论证，并利用先进的处理技术，对计算机软件进行合理调试并应用，在不断实践的过程中，获得最佳的软件开发结果，优化计算机编辑流程[3]。

2 基于数学算法的计算机编程优化设计

2.1 C 语言编程的优化

C 语言是计算机高级语言的基础部分，其占据着重要的地位，因而被广泛推广并使用，同时，合理的应用C 语言，还可以促进计算机语言的快速发展。在实际利用C 语言进行程序编辑的过程中，语言破译工作会出现一些不可预测的问题。因此，计算机编程人员应按照相应的编程规则，并结合相关程序代码，发挥C 语言的独特优势。值得注意的是，C 语言也会存在一定的局限性，此时相关人员应利用数学算法，简化编辑流程，进而有效提高计算机运行的整体效率。另外，利用数学算法进行程序编辑时，还需要提前做好逻辑分析和处理，促进编辑程序严格按照具体流程开展。由此可以看出，利用数学算法的c 语言，不但可以使得数学算法的抽象性能够很好的发挥，还能够简化语言编辑的操作流程，提升办公人员的组织效率。

2.2 面向对象语言的优化

面向对象语言就是指C++语言，这种语言是在c 语言的发展之下进而产生的，首先，应先封装对象[4]，采用此种方式可以有效弥补c 语言的缺陷，从而促进计算机编程的整体工作效率；其次，在对对象语言设计时，计算机设计人员应遵照相关设计标准，并严格遵守封装原理，并利用数学算法，提升计算机编程的高效性；最后，在计算机程序语言设计期间，应先对其进行类别归纳，进而完成不同类别语言的继承与封装，因为大量的语言设计程序需要通过继承来进行处理，此时就需要使用大量的工程量，在具体的数学算法中，通过建模形成科学的数学思想，进而解决相关实际难题，与此同时，确定了相关建模中心思想，还能够发挥面向对象语言设计的高效性和诸多优势。进而形成统一、标准的建模类型，优化计算机程序设计。

2.3 合理设计科学的数据结构

数学算法与科学的数学结构有着密切的关系，通过简单的数学算法可以使得计算机访问量更加简单方便。例如，以稀疏型矩阵为例，如果结构中的元素较多，相关人员就需要对矩阵的存储空间进行综合分析，并采用适当的手段进行数据压缩；如果对二维数组进行相关定义，建立存储矩阵受到外界客观因素和稀疏矩阵中存在的大量元素影响，就会导致存储空间的大量资源逐渐浪费，针对此种现象，可以采用三元组对稀疏矩阵进行合理存储，减少稀疏矩阵大量元素所占据的空间。针对共享量，相关人员可以采用联合体的方式，促使共享相同段的内存空间和多变量相融合，降低并缩减数学算法的空间复杂程度，进而提升数学算法在计算机编程的速度[5]。

2.4 以并行计算降低算法执行时间

在单机上多核心间并行与多机上并行是有效降低数学算法的两种执行手段，结合现有的信息操作技术，双核或者四核是计算机最常见的组成系统，在科学技术不断发展的同时，使得分布系统逐渐成为了当前计算机软件及硬件设备的主要方式。但是，现实生活中，仍存在很多计算机仍然是计算机分布系统串行，急需相关专业的计算机软件处理人员予以解决。因此，按照分析方式的不同利用数学算法进行分类，将计算机系统分为串行和并行两个组成部分，其中，串行就是按照一定方式进行划分，再应用分布式的主机上，整合成预设效果，并行即指利用一台完整的计算机的各个核心系统实现计算机的高效运转。值得注意的是，在对分布式系统进行计算的过程中，应预先制定一个科学的分配方案，并合理规划数学算法的运算量，减少项目实施的开发成本和相关费用。

3 数学算法优化计算机编程的目的用途

3.1 处理复杂的计算机编程问题

计算机编程人员通过利用先进的计算机处理技术，在计算机编程软件内设定相关计算公式，并建立相应的数学数据模型，在实际的计算机应用过程中，利用数学算法的计算机模型可以有效的解决各类实际的计算难题，通过深度的分析和挖掘主要的计算机编程内容，汇总和整理相关重要信息资源，为实际问题的解决奠定夯实的基础，除此之外，在建立数学模型的计算机编程程序下，软件技术开发人员可以提高计算机编程的整体运行效果。