数学算法在计算机编程优化中的应用分析

来源: 发布时间:2019-06-26 09:02:21

  摘要:数学算法是一种研究型问题的有效解决方式,通过归纳总结的方式进行体现。在编程行为当中大量地应用了数学算法,其中最为重要的原因便在于计算机程序当中包含了极强的逻辑性,这一点与数学算法之间有着非常紧密的联系。本文对数学算法在计算机编程当中对程序的优化作用进行简要分析。

  关键词:数学算法;计算机编程;优化

  现代信息技术的快速发展使得编程领域面临着越来越高的要求,复杂且较大型的程序屡见不鲜,因此数学算法的有效应用便成为了优化程序提高运行效率的必然选择。

  一、利用建模思想进行优化编程

  数学建模能够非常有效地对生活问题进行表达,能够通过数学对生活问题进行有效解决,能够将抽象的现实问题进行简单化地数学处理,降低解决问题的难度。但是数学建模并不能解决所有的问题,其仅仅适用于具备一定规律的实际问题。在构建数学模型的过程中,需要对各个参数之间的规律进行摸索。因此,以数学建模为基础进行计算机编程优化的前提便是需要有效掌握数学算法。

  随着计算机软件的快速更新,软件程序正变得越来越复杂,这对于计算机的使用者来说会造成一定的麻烦。并且对编程人员来说,对于已经相当成熟的软件程序开展后续的优化升级更是一件非常痛苦的事情。编程人员需要不断地调整数学算法,而编程优化的过程非常复杂,需要系统化地处理程序当中的每一个模块,如果某一个环节处理不当便会出现连锁反应。

  二、利用数学算法对编程语言进行优化

  (一)对C语言进行优化

  C语言是最为简单和基础的编程语言,因此在编程教学中C语言经常做为入门语言使用。并且很多的小程序当中也都大量的使用了C语言进行编程。通过学习C语言能够打下编程基础,能够更好地学习更加复杂的编程语言。因此,C语言虽然在编程语言当中的等级较低,但实际使用过程中也需要严格地按照代码逻辑进行使用。C语言所存在的问题利用数学算法便能够有效地弥补。

  (二)利用数学算法对C++进行优化

  C++是使用非常广泛地一种高级计算机语言,其是以C语言为基础发展起来的。在实际的编程过程中,C++以面向对象的编程语言身份出现,以不同形式的封装处理对象信息,能够有效地避免C语言在运用过程中所暴露出来的弊端。通过C++的运用能够极大程度地提高编程效率,能够对较为复杂、规模较大的程序进行有效地编程。

  三、数学算法的实际优化作用

  通过案例分析对优化作用进行简要分析:

  (1)问题设置如下:编程1×2×3…×n,计算结束之后统计结果当中所包含的0的个数,其中1000<n小于10000.< p="">

  (2)问题研究:这一问题是一个大型的计算问题,在其结构当中存在着上万的位数,计算机自身的表达能力已经不足以实现。因此,必须要利用数学算法开展编程优化,实现计算方式的简化,提高整体运行效率。

  算法:在计算后执行一次逻辑判断,每当出现0时便将0记录下来并且去掉,最后对0的个数开展计算工作。在这一过程当中,利用计算机开展计算完成相应为的有效处理。具体程序如下:

  通过这样的算法便能够得到准确的结果。但在实际开展计算时,程序需要运行的次数相对较多,并且很多计算结果都不是0。这便说明这一算法当中还有优化的空间存在,能够进行深入地改进。

  具体编程当中利用分解质因素的方式对5的个数进行统计,其中2的个数一定多于5,由于2×5=10,因此程序如下:

  这种算法考虑n当中存在的5的个数 ,由于2×5=10,那么便可以得到存在多少个5便能够计算出存在的0的个数。利用这样的算法能够更加简单和快速地实现0的个数的获取。相比较前一种算法,这样的算法更加简单,整体效果更加明显。单页并不是最优算法。

  算法3:在前一种算法上,将5作为步长,对5的个数进行循环统计,之后再开展计算,将数值编程5的倍数。之后改变步长,以5的平方展开循环,之后以5的立方展开循环。当步长大于n的时候便将循环停止,这时便得到了最后的计算结果。之后便需要将5的各个次方的数量和求出来便能够得到0的数量。

  以上的编程优化方式都需要进行算法的选择,因此必须要加强对现实问题规律进行研究。在计算当中对数学算法当中的规律进行有效利用,优化编程,提升整个程序的效率,简化计算的流程。

  结束语:数学算法是使用最广的一种计算方式,并且随着算法不同,使用的具体效果也会存在着明显的差异。用数学算法能够有效地实现对程序的优化,提高整体运行效率。

  参考文献:

  [1] 郭亿鸿. 数学算法在计算机编程优化中的作用[J]. 电子技术与软件工程, 2016(24):255-255.

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