張濤
摘要:在現(xiàn)代社會(huì),計(jì)算機(jī)的發(fā)展非常迅速,過去社會(huì)發(fā)展的中心已經(jīng)從工業(yè)轉(zhuǎn)向高科技,計(jì)算機(jī)在社會(huì)發(fā)展中發(fā)揮了非常重要的作用。本文章重點(diǎn)分析了數(shù)字算法對(duì)程序設(shè)計(jì)的影響以及程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的優(yōu)化,希望對(duì)數(shù)字算法和計(jì)算機(jī)程序的研究具有一定的意義。
關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)算法;計(jì)算機(jī)編程;優(yōu)化
由于計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步與發(fā)展,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)科學(xué)技術(shù)廣泛應(yīng)用于社會(huì)工作、日常生活和教育的各個(gè)方面。對(duì)于計(jì)算機(jī)程序,它的出現(xiàn)為很多人的日常生活提供了方便和快捷。但是,具有相同基本功能的計(jì)算機(jī)程序的分布卻大不相同。造成這個(gè)問題的主要原因是在模塊編程的過程中,軟件為人們的日常生活提供了便利,而軟件編程技術(shù)讓人們更容易擺脫日常生活。不同的計(jì)算機(jī)程序之間存在相同的邏輯數(shù)學(xué)算法。合理利用算法的數(shù)理邏輯規(guī)則,可以優(yōu)化計(jì)算機(jī)程序的設(shè)計(jì),進(jìn)一步提高常規(guī)程序列表的邏輯性和效率。
一、數(shù)學(xué)算法和計(jì)算機(jī)編程的基本概述
(一)?數(shù)學(xué)算法概述
算法是數(shù)學(xué)研究中最基本、最重要的部分。它在計(jì)算機(jī)程序的開發(fā)和編程中的意義十分重要。它可以讓死板的程序變得更加靈活具備人性化。編程基于數(shù)學(xué)原理和數(shù)值算法,采用最低成本和最低計(jì)算量的數(shù)學(xué)規(guī)律,以最快的方式獲得最準(zhǔn)確的結(jié)果[1]。其基本思想是觀察事物的發(fā)展,歸納其規(guī)律,應(yīng)用基本的算術(shù)規(guī)律,大大減輕計(jì)算機(jī)工程的負(fù)擔(dān)。
今天,信息技術(shù)正在迅速和創(chuàng)新地發(fā)展。數(shù)學(xué)算法對(duì)計(jì)算機(jī)編程起到的影響也日益見長。數(shù)學(xué)算法正逐漸成為程序員所需要的基本功能。在大多數(shù)高等教育機(jī)構(gòu)中,計(jì)算機(jī)課程旨在指導(dǎo)學(xué)生發(fā)展數(shù)學(xué)算法作為基本教學(xué)理念。為了開發(fā)和改進(jìn)數(shù)學(xué)算法,學(xué)生需要理解和掌握各種數(shù)學(xué)算法和編程技能。可以說,數(shù)字算法在生活中的作用越來越重要。
(二)編程設(shè)計(jì)的簡要概述
編程主要是用計(jì)算機(jī)語言設(shè)計(jì)的。計(jì)算機(jī)功能可以通過學(xué)習(xí)和翻譯計(jì)算機(jī)語言在幾種不同類型的計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。事實(shí)上,使用計(jì)算機(jī)的目的是解決許多數(shù)學(xué)上難以解決的復(fù)雜數(shù)據(jù),并提供最精確的結(jié)果。計(jì)算機(jī)的創(chuàng)新和改進(jìn)不僅大大提高了計(jì)算的效率和精度,也提高了編程的可行性[2]。因此,我們需要更加關(guān)注編程方法,特別是數(shù)字算法的改進(jìn)和優(yōu)化,不斷提高計(jì)算機(jī)運(yùn)算的準(zhǔn)確性和計(jì)算運(yùn)算的效率。
二、計(jì)算機(jī)編程水平和現(xiàn)狀
(一)計(jì)算機(jī)編程現(xiàn)狀
目前,基于科學(xué)規(guī)律的軟件編寫與其他現(xiàn)有學(xué)科之間存在明確的聯(lián)系。此列表中最明顯的主題是用于數(shù)學(xué)和邏輯的遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)。在這種可持續(xù)發(fā)展和進(jìn)一步創(chuàng)新設(shè)計(jì)的環(huán)境中,科技的進(jìn)一步發(fā)展與現(xiàn)代中國社會(huì)的進(jìn)步息息相關(guān)。計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)是伴隨著快速增長和變化的相對(duì)科學(xué)技術(shù)應(yīng)用,在這一時(shí)期編程與數(shù)學(xué)算法的關(guān)系成為社會(huì)地位和社會(huì)關(guān)注的中心和焦點(diǎn)。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ)研究的數(shù)學(xué)理論可分為網(wǎng)絡(luò)與計(jì)算機(jī)運(yùn)行理論、算法規(guī)則理論和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)理論,這些理論不是獨(dú)立的而是協(xié)調(diào)的[3]。作為高科技產(chǎn)品,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)未來的發(fā)展方向和趨勢(shì)將直接影響到社會(huì)的未來。就計(jì)算機(jī)系統(tǒng)信息技術(shù)的發(fā)展而言,首先需要一個(gè)有用且實(shí)際的應(yīng)用領(lǐng)域,功能和安全是整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的基本要素。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)編程設(shè)計(jì)科學(xué)技術(shù)使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠開發(fā)數(shù)字化、便攜化、智能化和個(gè)人發(fā)展信息系統(tǒng),以對(duì)未來社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的四個(gè)層次保持警惕。
(二)一些計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件編程的發(fā)展
近年來,在計(jì)算機(jī)編程技術(shù)的不斷發(fā)展中,殺毒軟件和防火墻都升級(jí)到了最新版本的計(jì)算機(jī)系統(tǒng),為現(xiàn)有的應(yīng)用程序提供了更大的安全和保護(hù),計(jì)算機(jī)系統(tǒng)信息系統(tǒng)受到保護(hù)。同時(shí),為了進(jìn)一步明確計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息技術(shù)的內(nèi)部結(jié)構(gòu),可以將信息技術(shù)劃分為若干信息處理系統(tǒng),有利于信息技術(shù)在軟件系統(tǒng)中的更廣泛應(yīng)用。盡管計(jì)算機(jī)編程控制系統(tǒng)和信息技術(shù)在目前的應(yīng)用中存在諸多局限性,但計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)信息技術(shù)的具體效果還沒有達(dá)到預(yù)期的水平[4]。不斷的軟件優(yōu)化和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)信息技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用正在逐步提高數(shù)據(jù)處理器的實(shí)際應(yīng)用,大力促進(jìn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)信息技術(shù)的長期發(fā)展,可以為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)信息技術(shù)的可持續(xù)發(fā)展提供更大的空間。
三、數(shù)理邏輯算法在軟件設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)以及計(jì)算機(jī)互聯(lián)網(wǎng)的不斷前進(jìn),編程技術(shù)對(duì)人類來說并不陌生。通過對(duì)基礎(chǔ)軟件模塊的深入科學(xué)研究,人們也特別關(guān)注數(shù)理邏輯算法的模式和具體思維。所謂數(shù)學(xué)建模的特殊思想是首先了解科學(xué)數(shù)據(jù)(信息學(xué))的相關(guān)對(duì)象,系統(tǒng)地分析它們的基本內(nèi)在規(guī)律,實(shí)現(xiàn)基本的相關(guān)功能,創(chuàng)建概念建模,計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的模擬和使用使之成為可能。計(jì)算機(jī)程序以編程語言為基礎(chǔ),翻譯和編程語言來執(zhí)行一些基本功能。編程C語言一般是基礎(chǔ)程序或高級(jí)程序語言的核心,常用于現(xiàn)代語言的范疇。用匯編語言編寫編程語言的過程需要基本的邏輯計(jì)算和集成的邏輯門。因此,考慮到編程語言的局限性,討論了開發(fā)數(shù)理邏輯算法和優(yōu)化程序、重新編程設(shè)備的重要性,以及四種工作方法的基本編程功能。算法的邏輯和數(shù)學(xué)規(guī)則決定了相關(guān)程序的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和主要功能。
四、用數(shù)學(xué)邏輯算法優(yōu)化計(jì)算機(jī)編程設(shè)計(jì)
人們使用的各種軟件都在不斷更新和優(yōu)化,常用軟件列表的演變?nèi)Q于計(jì)算機(jī)編程語言。開發(fā)軟件的結(jié)構(gòu)和合理開發(fā),需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)可行的數(shù)學(xué)模型,以補(bǔ)充算法邏輯規(guī)則的實(shí)際應(yīng)用。將實(shí)際應(yīng)用問題與數(shù)學(xué)模型相結(jié)合,可以實(shí)現(xiàn)完全不同的計(jì)算機(jī)編程語言發(fā)展方向。其中,數(shù)理邏輯算法的規(guī)則發(fā)揮了最重要的作用。
(一)C語言編程優(yōu)化
作為一種可持續(xù)的高科技編程語言,C語言需要針對(duì)數(shù)理邏輯算法的特殊解決方案。在編程中使用數(shù)理邏輯算法的規(guī)則會(huì)使源代碼的深度和邏輯變得復(fù)雜,避免混淆數(shù)理邏輯和算法軟件的規(guī)則。這種簡化可以進(jìn)一步提高計(jì)算機(jī)程序員和對(duì)象的生產(chǎn)力,并提高編程語言的可用性。在計(jì)算機(jī)編程中使用算法規(guī)則時(shí),首先要分析邏輯推理系統(tǒng),按照具體的實(shí)現(xiàn)過程對(duì)算法框圖進(jìn)行排序,使計(jì)算機(jī)編程的步驟更加清晰。
(二)通過并行計(jì)算,減少算法操作時(shí)間
通過并行計(jì)算縮短正常操作時(shí)間的方法有兩種。一種方法是在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)計(jì)算機(jī)內(nèi)核,另一種是在多臺(tái)機(jī)器上進(jìn)行并行計(jì)算。目前,計(jì)算機(jī)技術(shù)優(yōu)化的速度非???,大多數(shù)計(jì)算機(jī)使用兩到四個(gè)內(nèi)核。此外,計(jì)算機(jī)編程以及軟件的發(fā)展,使分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)受到廣泛關(guān)注。
然而,大多數(shù)計(jì)算機(jī)算法沒有多核計(jì)算,分布式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)并沒有隨著時(shí)間的推移進(jìn)行優(yōu)化或改進(jìn),仍然使用并行實(shí)現(xiàn)方法來阻礙計(jì)算過程,但是數(shù)學(xué)算法就可以很好的解決這個(gè)問題。根據(jù)對(duì)數(shù)學(xué)算法的研究和分析,該算法分為兩個(gè)部分:一是并行算部分,二是非并行算部分。兩個(gè)不同的部分用于在不同的計(jì)算機(jī)中分配不同的內(nèi)核,最后總結(jié)一下,就可以得到相應(yīng)的準(zhǔn)確結(jié)果,數(shù)字算法可以優(yōu)化計(jì)算機(jī)編程并有助于提高效率。
(三)C++編程語言優(yōu)化
C++?語言的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)合了屬于各個(gè)類的思想和基本概念。這兩種編程的具體思想必須優(yōu)化數(shù)理邏輯算法的規(guī)則。正確執(zhí)行數(shù)學(xué)算法規(guī)則有助于進(jìn)一步有效地集成類和內(nèi)存,并且原則上可以進(jìn)一步優(yōu)化軟件。C++編程時(shí),需要定義類和類之間的操作。許多大型項(xiàng)目會(huì)繼承大型子程序和大量工作。在某種思維方式下,數(shù)學(xué)算法的規(guī)則可以增加程序中的變量數(shù)量,大大減少總的計(jì)算次數(shù)。
(四)?數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化
在編程過程中,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)規(guī)劃非常重要。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是否合理直接影響決定算法準(zhǔn)確性以及算法的運(yùn)行。良好的數(shù)據(jù)類型可以輕松快速地處理程序,適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)算法讓計(jì)算機(jī)編程中的訪問變量變得更加方便計(jì)算,不僅提高了變量的使用空間,還有效提高了計(jì)算機(jī)的工作效率。另外,對(duì)于一些常見的變量,一個(gè)合理的數(shù)據(jù)算法可以同時(shí)為多個(gè)使用同一內(nèi)存空間的變量提供更加合理有效的數(shù)學(xué)算法結(jié)構(gòu),從而提高計(jì)算效率,減少內(nèi)存空間消耗。因此,對(duì)數(shù)理邏輯算法規(guī)則進(jìn)行抉擇和改進(jìn)非常重要。
結(jié)語
在社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科技飛速發(fā)展的今天,國與國之間的技術(shù)發(fā)展水平不斷提高,計(jì)算機(jī)應(yīng)用是國與國之間競爭最大的領(lǐng)域之一。計(jì)算機(jī)編程工作能力以及相關(guān)水平效率如何最大限度的提高,已成為科學(xué)研究的重要課題。編程技術(shù)是基于一種編程語言,在計(jì)算機(jī)編程中運(yùn)用數(shù)理邏輯算法規(guī)則,使編程更加優(yōu)化、更有條理、更加多層次,提高編程效率。根據(jù)與信息處理系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相關(guān)的科學(xué)技術(shù)數(shù)學(xué)理論,可以將它們分為計(jì)算機(jī)技術(shù)和其他相關(guān)領(lǐng)域中算法的基本規(guī)則。對(duì)于各種軟件工具和工具,不斷改進(jìn)數(shù)理邏輯算法的規(guī)則可以優(yōu)化計(jì)算機(jī)編程。計(jì)算機(jī)編程的升級(jí)已經(jīng)適應(yīng)了計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展前線,在編程中使用數(shù)學(xué)算法并不僅僅是為了分解并幫助舊算法不能解決的難題,還提高了計(jì)算機(jī)編程的工作效率。因此,數(shù)學(xué)算法對(duì)于優(yōu)化編程是必不可少的。
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