數(shù)學(xué)方法在計(jì)算機(jī)算法的作用
時(shí)間:2022-01-23 09:52:40
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1引言
要知道計(jì)算機(jī)算法和數(shù)學(xué)方法之間存在著密不可分的聯(lián)系,在我們的高中學(xué)習(xí)生活中,教材里已經(jīng)初步接觸到計(jì)算機(jī)算法的應(yīng)用,并且在高考的題型中有關(guān)計(jì)算機(jī)算法的部分每年都會(huì)在選擇題或者填空題中以流程圖的形式出現(xiàn)。而在社會(huì)上被廣泛應(yīng)用的計(jì)算機(jī)算法可不只會(huì)出現(xiàn)在考試中出現(xiàn),它作為基礎(chǔ)融入到計(jì)算機(jī)編程和程序設(shè)計(jì)中,與我們的生活息息相關(guān),也帶來(lái)了大量的便利。據(jù)此本文結(jié)合現(xiàn)今高中數(shù)學(xué)教材學(xué)習(xí)中的部分知識(shí)對(duì)其進(jìn)行講述。
2數(shù)學(xué)方法的特點(diǎn)
數(shù)學(xué)方法主要特點(diǎn)大致可以分為三個(gè),就是抽象性、邏輯嚴(yán)密性和廣泛性。抽象性的表達(dá)讓數(shù)學(xué)方法做到可以將事物的特性簡(jiǎn)化到只留有其間的等量關(guān)系和空間存在的形式,方便用作計(jì)算和統(tǒng)計(jì)的特性可以讓數(shù)學(xué)方法科學(xué)地解決我們生活中的部分問(wèn)題。邏輯嚴(yán)密性則代表在數(shù)學(xué)方法應(yīng)用的過(guò)程中,要保證所有的部分都符合邏輯,這個(gè)可以在我們高中生平常學(xué)習(xí)的幾何證明內(nèi)容方面得以體現(xiàn),也可以直觀的感受到運(yùn)用數(shù)學(xué)條件的需要有理有據(jù)的同時(shí)符合數(shù)學(xué)邏輯的重要性,只有這樣才可以到一個(gè)確切的結(jié)果,同時(shí)也決定了數(shù)學(xué)方法的可靠性,沒(méi)有邏輯嚴(yán)密性就沒(méi)有可靠性。廣泛性的體現(xiàn)可能作為高中生的我們還不能明確地感受到,實(shí)際上我們可以在許多領(lǐng)域都看見(jiàn)數(shù)學(xué)存在的蹤影,當(dāng)然不只是在我們的教科書(shū)里,更多地,例如心理學(xué)領(lǐng)域中與數(shù)學(xué)方法有關(guān)的心理統(tǒng)計(jì)學(xué)和心理測(cè)量學(xué),還有經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域必須用到的微積分、線性代數(shù)以及概率統(tǒng)計(jì)部分的數(shù)學(xué)思想等,由此可見(jiàn)數(shù)學(xué)在我們的生活里無(wú)處不在[1]。
3數(shù)學(xué)方法在計(jì)算機(jī)算法中的應(yīng)用
接下來(lái)我們根據(jù)數(shù)學(xué)的遞推歸納和循環(huán)思想來(lái)探究數(shù)學(xué)方法在計(jì)算機(jī)算法中的應(yīng)用:3.1遞推歸納思想。遞推和數(shù)列的概念如果單純地通過(guò)人工計(jì)算,如果加入的條件較多會(huì)顯得十分繁瑣和復(fù)雜,但在計(jì)算機(jī)算法中的應(yīng)用就可以簡(jiǎn)化其中的計(jì)算,可以運(yùn)用簡(jiǎn)單的語(yǔ)句將條件輸入到計(jì)算機(jī)程序中,由程序完成計(jì)算就會(huì)十分快捷。一如我們?cè)诳荚囍袝r(shí)常會(huì)看到的數(shù)列公式an=n×an+2n+1諸如這種類型的數(shù)列公式,不管是等差數(shù)列還是等比數(shù)列又或是兩種相結(jié)合,都可以運(yùn)用計(jì)算機(jī)程式迅速運(yùn)算的出結(jié)果,當(dāng)然在考試中我們還是要繼續(xù)使用計(jì)算方法和公式來(lái)答題,遞推歸納思想在計(jì)算機(jī)算法中的應(yīng)用只是一種可以迅速得出復(fù)雜結(jié)果的簡(jiǎn)化工具[2]。3.2循環(huán)思想。在高中數(shù)學(xué)教材內(nèi)容中我們可以在關(guān)于循環(huán)思想這個(gè)模塊看到的高考難點(diǎn),就是數(shù)列求和、輾轉(zhuǎn)相除等,在計(jì)算機(jī)中通過(guò)代碼的形式我們可以設(shè)定出一個(gè)程序來(lái)解決這類復(fù)雜問(wèn)題,雖然考試中并不會(huì)具體涉及,但是我們可以看到在代碼輸入完成后設(shè)定好相關(guān)的程序,就可以代替我們之后所有數(shù)的重復(fù)運(yùn)算,直接輸入內(nèi)容就可以得到結(jié)果,相當(dāng)于一勞永逸,極大地便利了許多人對(duì)這類數(shù)學(xué)運(yùn)算的所花費(fèi)的精力。我們常見(jiàn)的流程圖在考試中通常是圖1的形式出現(xiàn)的:圖1在這組程序框圖中,利用計(jì)算機(jī)算法使其成立的話,相當(dāng)于只要我們輸入一個(gè)任意數(shù)值n,如果n大于1則直接輸出結(jié)果s,如果n小于1則循環(huán)加1直到其大于1之后輸出結(jié)果s,由此可見(jiàn)結(jié)果一定是大于1的數(shù)值。這只是簡(jiǎn)單的運(yùn)算,更復(fù)雜的一些運(yùn)算如果也通過(guò)與計(jì)算機(jī)算法來(lái)結(jié)合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。3.3比較分析。計(jì)算機(jī)算法時(shí)運(yùn)用的數(shù)學(xué)方法除了教材以外的內(nèi)容,根據(jù)計(jì)算機(jī)算法中的數(shù)學(xué)應(yīng)用我還了解到了程序員在設(shè)計(jì)算法的時(shí)候,有關(guān)算法分析這一塊需要結(jié)合時(shí)間和空間來(lái)進(jìn)行分析,對(duì)其復(fù)雜程度深入了解之后再結(jié)合計(jì)算機(jī)的算法時(shí)間和計(jì)算理念,分析決定當(dāng)前此類問(wèn)題應(yīng)該運(yùn)用何種算法來(lái)進(jìn)行比對(duì)分析。在綜合比較的過(guò)程中,數(shù)學(xué)方法可以有效地將算法的每一步分離出來(lái)進(jìn)行具體分析,運(yùn)用數(shù)學(xué)方法的邏輯嚴(yán)密性逐項(xiàng)檢查和比對(duì)計(jì)算。雖然在實(shí)際的項(xiàng)目研發(fā)中,有時(shí)是不能作為有效論證和合理推斷的,所以專家們?yōu)榱丝梢苑奖阏故居?jì)算機(jī)算法一些性能的指標(biāo),通常會(huì)按照要求配置一個(gè)近似表達(dá)其性能的方式。而且在對(duì)計(jì)算機(jī)算法中對(duì)數(shù)學(xué)方法的比較分析依據(jù)主要是對(duì)同類數(shù)據(jù)的處理方式、將實(shí)際運(yùn)行計(jì)算的時(shí)間被縮短的時(shí)間以及著力于把原本復(fù)雜的算法被簡(jiǎn)化的程度,以此來(lái)選擇出最合適當(dāng)前的計(jì)算機(jī)算法的數(shù)學(xué)方法,為整體運(yùn)行提高效率。
4結(jié)語(yǔ)
根據(jù)上述內(nèi)容,說(shuō)明其實(shí)數(shù)學(xué)方法與計(jì)算機(jī)算法的結(jié)合對(duì)于現(xiàn)在正在學(xué)習(xí)高中內(nèi)容的我們來(lái)說(shuō),只是書(shū)本上的某一個(gè)章節(jié)或者考試中必考的一類題型,我們只需要掌握其中的邏輯關(guān)系并得出結(jié)果。但真正意義上的數(shù)學(xué)方法與計(jì)算機(jī)算法的結(jié)合是切實(shí)地被投入到社會(huì)生產(chǎn)生活中并發(fā)揮著巨大作用并值得深入研究的一個(gè)領(lǐng)域,當(dāng)我們更多地去學(xué)會(huì)發(fā)現(xiàn)和探索,就有了更多的可能性。
【參考文獻(xiàn)】
[1]張鄰.淺議計(jì)算機(jī)算法中的數(shù)學(xué)方法研究[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用,2014,(12):200-201.
[2]廖克順.數(shù)學(xué)方法在計(jì)算機(jī)算法中的應(yīng)用[J].河南科技,2015,(18):19-20.
作者:杜雨豪 單位:即墨市實(shí)驗(yàn)高級(jí)中學(xué)