数学算法对计算机编程优化探究

大部分计算机软件系统都会用到计算机编程，只有计算机编程足够完善，才能使计算机软件在使用中更加高效和准确，所以计算机编程应随着计算机的发展不断优化。数学模型是数学算法的重要内容，在计算机编程的优化中也发挥着独特的作用，利用数学算法优化计算机编程，能够进一步提高计算机软件的性能。

一、数学算法和计算机编程优化的现状和关联

（一）数学算法和计算机编程优化的现状

对数学进行研究离不开数学算法的支持，数学算法是数学的重要内容，只有熟练掌握算法，才能对数学进行快速运算。数学算法在计算机编程中也有很高的应用价值，应用数学算法对计算机编程进行优化能让计算机编程工作更加简单和高效。计算机编程对数学算法的运用既需要专业的数学理论知识，还需要逻辑清晰的数学运算方法，只有这样，才能使数学算法在计算机编程中发挥真正的作用。对于计算机编程来说，计算机编程已经在实践中取得了非常大的进步，得到了很好的应用效果，但时代的快速发展和科技水平的快速提高为计算机编程提出了新的发展要求，计算机编程也要进一步优化和完善，加强数学算法在计算机编程优化中的研究，令计算机编程的水平不断提高，将计算机编程应用在更多领域之中，使其发挥更大的作用。

（二）数学算法和计算机编程之间的关联

数学算法是归纳算法的其中一种算法，在应用中应当按照规定的流程和规则来找到模型的规律，数学算法能够在最短的时间内、以最快的速度和最简单的方式得到结果。数学算法的核心目的就是要发现规律和研究规律，数学算法的最大优势是能够对庞大的工作量进行快速运算。数学算法在计算机编程的应用中具有很好的效果，计算机和数学有很多相通之处，计算机编程中会大量用到数学中的参数估计、数据处理、逻辑分析等知识。计算机编程工作者需要具备数学知识基础，能够运用数学算法来建立数学模型，运用数学逻辑分析方式对模型进行分析和验证，利用计算机对数学算法的比较、分析和调整，得到最佳的数学算法，将效果最好的数学算法应用到计算机编程中，使计算机编程更加优化、简化和高效。

（三）数学算法在计算机编程优化中的目的和意义

为了使计算机编程的语言和程序能够得到优化，应当在应用数学算法的过程中让数学算法满足计算机的使用需要。为此，要根据数学算法和计算机编程的实际应用来建立数学模型，调整计算机编程语言，通过数学模型对计算机编程效果进行测试，在对计算机编程进行测试的时候，要详细记录测试中出现的问题和变化，根据问题对计算机编程进行分析和调整。计算机编程代码的主要内容就是各种各样的公式，计算机编程程序的主要内容就是各种数据结构和数学算法，所以对计算机编程的优化研究需要通过数学模型来实现，将计算机编程中比较复杂的问题用数学模型来解决，就能够快速得出结果。

二、数学算法在计算机编程优化中的应用

（一）数学算法对计算机C语言的优化

计算机编程中最重要也是最基础的内容就是计算机的C语言，掌握C语言可以为计算机编程高级语言的学习和应用打下坚实的基础，C语言在计算机中有着非常大的应用价值和发展空间，数学算法能够进一步优化计算机的C语言，使C语言更加精简和高效。计算机在使用C语言进行编程的过程中，在编译方面有很大的困难，而数学算法能有效解决编程应用C语言时的编译问题。为了使C语言发挥真正的作用，在计算机编程中体现出自身的优点，就要在C语言的应用中按照代码逻辑和C语言的使用规范来完成计算机的编译工作。计算机C语言虽然在编译中有很大的作用，但仍存在一定的不足之处，数学算法可以弥补计算机C语言的缺陷，让C语言更适用于计算机编程。科学运用数学算法对C语言进行优化，可以让原本的代码和代码程序更加简单和精炼，极大提高了计算机编程的效率，为编程人员节省了大量的时间。将数学算法应用于编程中，需要严格按照数学运算逻辑和编程的流程进行分析和运算，通过数学算法对C语言的优化让计算机编程的语言和编程的程序更加简化，在优化中体现数学算法的抽象性特征，对计算机编程和编程语言中无用的、复杂的语言和程序进行优化，让计算机编程语言更准确，令计算机编程过程更高效。

（二）数学算法对计算机面向对象语言的优化

计算机面向对象语言与计算机的C语言有一定关系，计算机面向对象语言又叫做C＋＋语言，C＋＋语言是在C语言的基础上创建的。面向对象语言在设计的过程中能够将对象封装起来，是根据C语言和封装原理以及相关的逻辑而设计出来的一种计算机程序语言，这一功能解决了C语言在计算机编程应用中的问题，使C语言更加优化，为计算机编程节省时间和提高效率。计算机面向对象语言在优化中需要运用数学算法来改善对象封装并明确类的继承，为此，需要使用数学算法对类进行定义，处理各种各样的类以及类的封装和继承。类的继承在处理时十分繁琐和复杂，有非常大的工作量，对计算机的运算速度有很高的要求。但是，数学运算方法能够解决类在处理继承方面的问题，在处理类的继承时可以应用数学运算中的数学模型方式，让不同的类经过数学计算进行统一。数学模型是一种极其高效的计算方式，在处理类的继承上非常快速和简单，这一数学思想能够有效解决计算机面向对象语言存在的问题，对计算机面向对象语言的优化起到了重要作用。在数学模型思想的帮助下，计算机语言的设计更加科学和合理，使面向对象语言更加特别。

（三）数学算法对数据结构的优化设计

计算机编程与数学算法的数据结构有很大关联，数据结构是数学算法需要重点考虑的内容，计算机编程的优化效果受到数据结构的影响，所以，运用数学算法对计算机编程进行优化需要重点对数据结构进行优化设计和合理应用。在对数学算法进行实际运用的时候，数学算法中的数据结构可以让变量不断变化，能够灵活调换位置的变量更适用于数学算法，合理的数据结构使数学算法更加简单，避免数学算法影响计算机编程的效率和效果。数学算法在数据结构的优化上不仅能够变换变量位置，还可以压缩变量原本的空间，例如，在面对元素较多的稀疏型矩阵时，要适当缩小矩阵的内存空间。若是二维数组直接进行存储，就会使数据受到稀疏型矩阵的影响，浪费大量的存储空间。为了解决这一问题，需要使用三元组实现稀疏型矩阵的存储，运用三元组还能够极大减少遍历矩阵的次数，提高数学算法的效率。

（四）数学算法加快了算法执行的速度

数学算法在加快算法执行速度的同时也能提高计算机编程的效率，减少了计算机编程在运用数学算法时所要花费的时间。在数学算法的研究和发展中，在计算机技术的优化和应用中，计算机设备也在不断升级创新，先进的算法、技术和设备使算法执行的速度越来越快，也让计算机编程的运算效率越来越高。计算机设备的升级能够加快算法的执行速度，数学算法在计算机中的应用也能促进计算机设备的发展和更新。目前有大量的计算机设备都属于双核或四核，分散在计算机的各个系统之中，这是导致计算机编程进程缓慢的主要原因。所以要加强数学算法对计算机编程的优化设计，促进计算机设备的软件和硬件快速升级和高效运转。但是现阶段的数学算法还无法很好地用于计算机编程的优化工作中，这是因为计算机编程在使用数学算法的过程中，计算机的双核或四核系统无法支撑计算机编程的运算，只有在多核计算机的帮助下才能对计算机编程运用数学算法。除了要使用多核计算机，还要调整分布系统，让分布系统更适用于计算机编程的数学运算，改变传统的串行模式，让分布式的系统来确定数学运算的运算量，确保计算机编程更加便于使用。

三、结语

计算机编程的优化需要对数学算法进行分析和应用，通过数学算法来优化计算机编程的C语言和面向对象语言，通过数学算法来优化数据结构并为算法的执行节省大量的时间，使计算机编程的语言和程序得以优化和改善，优化后的计算机编程和原来的编程相比，运行更加高效快速、操作更加便捷简单、语言和程序更加精炼简化。

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