浅谈数学算法在计算机编程优化中的作用

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数字通信世界
2024.01
基金项目：甘肃省教育厅2023年高校教师创新基金项目，课题名称为基于容器技术的网络安全虚拟实训室应用研究，编号为2023B-469。

0 引言
现阶段，计算机编程成为各类软件开发的关键，不断优化计算机编程将在无形中提高软件开发的效率与质量，促进现代信息技术和科学技术的进步与发展，为各行业的发展奠定坚实基础。

为此，对于计算机编程人员而言，加强编程优化的研究和探讨尤为必要，可以逐步提高自身的编程能力，为计算机软件技术应用提供创新的动力。

数学算法这一建模工具作为计算机编程优化的重要切入点，能够提高编程效用，加强程序内容功能性，促进软件开发技术发展，是广大计算机编程人员需要深入研
究的重要内容。

1 数学算法及计算机编程概述
1.1 数学算法特点
数学算法在计算机领域得到广泛应用。

简单来
说，数学算法主要是利用特定的计算形式将原本复杂高难度的问题进行简化，既能减轻工作负担，也可提升工作效率。

此外，数学算法需要按照一定的数学规则以及计算步骤对相应工作量进行计算，具有较强的归纳性特征。

尤其在当下，数学算法与计算机编程相互关联度极高，利用率日渐频繁，使得数学算
浅谈数学算法在计算机编程优化中的作用
杨 谦
（兰州现代职业学院，甘肃 兰州 730300）
摘要：
近年来，随着计算机软件研发的不断深入，编程技术也得到了完善与优化。

计算机编程的本质是利用特定编程语言来描述和解决具体问题，而计算机程序在很多方面依赖于数学理论和数学方法，数学不仅为计算机编程提供了理论基础，也为计算机编程提供了实践工具。

因而数学算法这种按照数学原理和运算规则的方法一直使用计算机编程领域，对计算机编程带来了深刻的影响，并展现出强大的应用效能，其已经成为计算机编程中重要的优化途径。

本文重点阐述数学算法的特点以及与计算机编程的内在关联，梳理数学算法应用于计算机编程之中的积极价值，并罗列当下数学算法在计算机编程中的具体优化应用，希望为相关工作人员提供参考借鉴。

关键词：
数学算法；计算机编程；优化策略doi：
10.3969/J.ISSN.1672-7274.2024.01.030中图分类号：
O 24，TP 313 文献标志码：B 文章编码：1672-7274（2024）01-0093-03On the Function of Mathematical Algorithm in Computer Programming Optimization
YANG Qian
(Lanzhou Modern Vocational College, Lanzhou 730300, China)
Abstract: In recent years, with the development of computer software, as the core programming technology has been gradually improved and optimized. The essence of computer programming is to use a specific programming language to describe and solve specific problems, and computer programs in many ways rely on mathematical theories and mathematical methods, mathematics not only provides a theoretical basis for computer programming, but also provides practical tools for computer programming. Mathematical algorithm, which is based on mathematical principles and operation rules, has always existed in the field of computer programming, which has brought a profound impact on computer programming, showing a powerful application efficiency, and has become an important optimization approach in computer programming. This paper will focus on the characteristics of mathematical algorithms and the internal relationship with computer programming, sort out the positive value of mathematical algorithms applied in computer programming, and finally list the specific optimization application of mathematical algorithms in computer programming, hoping to provide reference for relevant staff.
Key words: mathematical algorithm; computer programming; optimization strategy
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法渐渐成为促进多语言转换的重要方法之一。

在此基础上，应用数学算法还能在各类数学信息之中提取出有价值的数学问题，并进行深入总结，实现对相应问题的分析和归纳。

数学算法在具体的应用过程中，要先进行规律总结，再提出简单假设，然后由此建构结构模型，由数学模型开展计算分析工作，实现分析计算目标。

数学算法这一系列的特征和优势，在计算机编程之中发挥了良好的作用，并为计算编程提供数据支持和优化参考，也将让编程更为完美，体验度更佳。

但是，在实际应用下，数学算法对计算机编程的优化效果还没有完全显现出来，需要持续进行探索与实践。

1.2 计算机编程
编程技术一直是计算机领域的核心所在，编程主要是指相关工作人员使用特定的编程语言完成程序
代码的编写任务，从而形成一定的应用程序。

每一种计算程序在执行过程中都必须严格按照前期设定的具体流程完成相关程序任务，进而达到程序最终的目标。

而计算机语言则是程序实现的最核心所在。

想要完成计算机编程从本质来说必须运用合理的数学思维来提高计算机语言的整体应用效率，减少资源的占用量，优化程序整体的进程，这样才能提高对复杂问题的处理效率。

而数学算法能够将原有的编程环节进行优化，显著提升计算机编程质量，让计算机完成任务的效率不断升级[1]。

1.3 内在关联分析
从数学算法与计算机编程的内在关联方面来看，其是一种数学思想的体现，也是数学规律的整合，其基础在于数学理论和思想，在具体的算法使用中，可将同一类别的内容进行归类，进而形成稳定的应用程序，实现算法的重要应用。

而每一类计算机应用程序的实践和操作，其本质内涵仍然在于算法的相应规律，程序算法整合其中的数学内容，最终达到程序的应有目的，这便是计算机编程中响应体系的核心内容。

也正因如此，算法可以被有效应用于计算机编程之，并完成编程的相关任务，满足程序稳定运行的要求。

与此同时，随着计算机编程技术水平的不断提升，对编程速度的要求更高。

为此，不断优化计算机程序显得至关重要。

基于数学算法开展计算机编程，将在无形之中引入数学模型的积极价值，发挥模型构建的作用，简化计算量，提升整个软件程序的应用效果，让原本复杂的数学问题得以解决，最终实现计算机程序的有效运行，进一步解决各类程序难题[2]。

2 数学算法应用于计算机编程中的积 极价值
2.1 加强程序内容功能性
从编程人员引入数学算法的效果来看，数学算法能够发挥重要的价值，极其显著的便是可有效提升编程工作效率，强化程序内容的功能性。

相较于传统计算机编程而言，借助数学算法的强大计算优势，将数学思想应用到计算机编程之中，以数学逻辑关系加快内部相关要素的整理以及运用，能够解决以往编程中的不良问题，提升编程工作的整体速度和效率。

在此基础上，编程人员运用数学算法将有效解决各类问题，通过细致的分析找出其中存在的弊病，根据问题的本质原因，形成有效优化方案，这样一来便能为后续计算机编程工作的有序开展以及优化完善提供参考。

即使后续工作开展中需要再次对程序进行扩容和完善，都能满足其基础要求。

2.2 促进编程智能化发展
数学算法以其强大的数学思维和数据模型在无形中促进了计算机编程的智能化发展，改变了传统编程中思维的局限性。

尤其近年来，随着科学技术的不断发展，智能化已经渐渐成为各行业发展的重要趋势，合理灵活地运用数学算法能够提高编程效能，实现智能化程序的应用效果。

另外，借助数据算法开展计算机编程，还能利用算法之中的逻辑关系，提高数据分析速度，并完成匹配任务，形成执行指令，进而提高整体的应对处理效率。

可以说将数学算法引入到计算机编程之中，可以体现数学算法在计算机编程中的优势，增强系统内容的丰富度，推动计算机技术的发展进程，促进智能化发展，提高编程的经济效益以及社会效益[3]。

3 数学算法在计算机编程优化中的具
体应用
3.1 数据结构的优化
在计算机编程之中，应用数学算法能够充分发挥应有的价值和优势，首先便是数据结构的优化，这也是数学算法典型应用优势的重要展现。

一般而言，计算机编程工作的开展都必须基于数据结构完成相应工作，而数据结构也要保证其应有的合理性，方能完善后续工作的相关环节，提高计算机的处理效率，强化计算编程质量。

在传统计算机编程之中，计算机的数据结构容易出现一些问题，无形中降低了编程的质量，从而整体降低了的计算机处理效率。

随着数学算
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法的引入，在计算机数据结构层面上使得数据结构更为合理，并且能够得到高效运用。

在数据结构中应用数学算法，利用一系列的规律总结以及数学运算能够将其中的共享变量进行利用，从而让这些共享变量得以统一存储，并在需要的时候进行集中调用，这样一来不仅可以简化计算机的处理工作量，也能从中减少对计算机内存空间的占用。

在数据结构优化层面上，数学算法的优势还表现在降低数据复杂程度，这也是其他运算所无法比拟的。

基于数学算法优化的数据结构以更为合理的结构形成高效的计算处理效果，能将原有的事物规律显示出来，提升程序功能的时效性[4]。

也正因如此，借助数学算法可显著加强计算机编程过程中数据的整合能力，将一系列程序的源数据信息合理进行整合并有效存储，这样在每次程序运行时，利用数学算法准确判断数据信息的有效性，再根据有效与否执行相关操作，如果判定无效，便可将相关数据信息进行去除，用以节省存储空间，也能在无形中提高系统的操作效率，保证系统整体的流畅。

3.2 编程语言的优化
除数据结构的优化应用外，在计算机编程中应用数学算法也能实现编程语言的优化。

随着计算机软件编程的兴盛，各种编程语言涌现出来，为计算机编程提供了多样化选择。

以计算机编程常见的C 语言为例，其是程序编程中常用的语言类型，有着传统高级语言的典型特点。

不可否认，C 语言是一种面向过程的编程语言，强调程序的流程和函数的调用，编程人员在使用C 语言编程书写代码时，容易受C 语言自身局限影响，对后续计算机程序的运转影响较大，而且各类程序之间在相互应用和融合时，需要加强编程语言的转化。

且采用传统编程语言能够发挥基础的编程优势，但在后续投入使用中遇到各式各样的问题，影响程序的执行效果以及计算机的处理速度。

而将数学算法应用于计算机编程之中，可以在一定程度上解决编程语言存在的问题，并且能够进一步解决代码难以实现的问题。

如C 语言这类计算机编程语言编写任务时，借助数学算法加强编程过程的逻辑清晰性，让编程语言更加凝练。

使用数学算法进行优化时，能显著提高类相关操作及类的封装效率，从最基本的编程原理上实现编程语言的整体优化。

不仅可以提高运行效率，也将改进编程人员的代码质量，梳理和提高编程思路，让原有的编程语言能够清晰的展现出来，提高编程代码的逻辑性，最后在程序流程执行之中也将更具可行性。

可见，将数学算法应用于计算机编程之中，
能够发挥算法强大的逻辑性优势，解决以往语言编程之中存在的各类难题[5]。

3.3 执行速度的优化
在计算机编程领域，程序的执行速度非常重要，其决定了程序的应用水平。

而使用传统计算机编程方法时，由于受到编程语言或其他客观因素的影响，使得程序的执行效率低下。

而随着人工智能、大数据技术的广泛深入应用，对计算机程序的执行速度和效率提出更高的要求。

编程人员利用数学算法提高程序的执行速度，降低对计算机硬件设备和基础的要求，能够满足新时期对程序执行速度的需求。

相较于传统计算机编程和程序运行而言，在数学算法的支持下能够有效缩短相应计算时间，提高计算效率。

例如，借助数学算法可以提高循环语句的效率，尤其一些常常使用循环的应用场景，效果尤为显著。

唯有提高循环效率，才能降低循环体的复杂性。

可见，通过优化数学算法，能够显著提高代码应用效率，改变程序语言的循环路径，减少CPU 跨切循环的次数，将最短的循环放于最外层，从根本上提高程序的执行速度。

在此基础上，借助数学算法也将从一定程度上降低时间和空间的复杂度，减少内存使用，进而为程序的实施和运行提供有效支持，也能显著改善算法的执行效率，优化程序执行速度。

4 结束语
综上所述，在人工智能、大数据技术快速发展的
当下，对计算机编程进行优化势在必行。

而数学算法这一种高效的运算模式能够显著发挥数学逻辑思维的优势，借助数据模型的建构，完善计算机编程的数据结构，编程语言，执行速度以及编程效率，促进模式多元化发展，是目前计算机编程人员必须运用的编程优化策略，也必然深化推进计算机技术的长期发展，高速进步，为各行各业提供创新动力。

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参考文献
[1] 周睿．数学算法的计算机编程优化设计与实践研究[J]．电子测试，
2021,(16):70-71.
[2] 胡其荣．数学算法对计算机编程优化实现的合理性探究[J]．电子元器件
与信息技术，2020,4(09):133-134.
[3] 何东．试谈数学算法对计算机编程优化的分析与研究[J]．电脑编程技巧
与维护，2019,(10):26-27+60.
[4] 李海洋，侯雅雅．基于数学算法在计算机编程优化中的运用分析[J]．佳
木斯职业学院学报，2019,(07):292-293.
[5] 熊慧．数学算法在计算机编程优化中的应用分析[J]．电子世界，
2018,(07):65+67.。