計算機科學中數學思想方法的運用論文
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摘要：
在當前信息時代的背景下，人們在實際生活中已經無法離開計算機科學，而計算機科學本身和數學之間又有著緊密的聯系。可以說，現代計算機科學就是在數學問題的求解下不斷產生的，隨著自然科學的不斷發展，對于很多理論方面的研究，也都需要進行大量的數學計算，由于人力計算逐漸無法滿足科學研究過程中的大量計算，所以計算機就開始逐漸進入了現代視野。那么本文就對數學思想及其在計算機科學中的應用進行分析和探究。
關鍵詞：
數學思想；計算機科學；應用研究；
引言：
現代計算機科學就是在數學理論基礎上，所逐步建立和發展起來的，回顧計算機的發展歷史，可以發現數學思想在當中起到了十分重要的作用，那反過來，計算機科學的發展，也同樣影響著現代數學的發展。直至今日，計算機技術的發展，已經給整個世界帶來了革命性創新和變化，那么深入了解數學思想，在計算機科學中的應用，就可以加強人們對于計算機科學的系統認識，從而有效利用計算機科學解決眾多的問題。
一、數學思想和計算機科學的關系
數學思想是計算機科學發展的基礎，計算機技術的出現和發展，最初主要就是為了數學問題求解，由于自然科學在理論方面，需要進行大量的數據計算，但人力計算不僅效率低、準確性不高，還無法滿足計算的要求，因此計算機就逐漸誕生[1]。所以就可以認為，計算機技術實際上就是在數學理論的基礎上所形成的，數學思想在計算機科學中發揮著十分重要的作用，為計算機科學提供有效的思維工具。同時計算機科學也影響著數學的發展，以圖靈為主的科學家，作為計算機技術的創造者，所以不論計算機理論和技術怎樣發展，實際上都是以數學思想為核心的，其有著指導的作用。另外計算機科學的快速發展，也為解決數學問題提供了新的途徑，有效推進了數學的發展。
二、數學思想在計算機科學中的應用
(一)離散數學與計算機原理
在整個計算機系統中，都是運用二進制的方式來表示相關的數據，因此當中所有的信息數據都會轉化為0與1的組合。這最初就是由于電子器件，在功能上的局限性影響的，數字式的電子計算機，都是應用電信號來表示信息的，并用電平輸出的高低與脈沖的有無，以此來表達是與否的關系。所以只有采用二進制，才能夠更好的表示相關的信息，表示其從誕生之日起，計算機就與以微積分為代表的連續性數學相互分離了，可以說，離散數學就是計算機科學的基石。此外構成了計算機系統的硬件和軟件，也屬于一個離散結構，在邏輯功能上是等效的，計算機科學中的基本結構也大多都是離散型的，計算機就是離散的機器[2]。離散數學作為現代數學中的重要分支，也是計算機科學的理論基礎，總的來說，離散數學作為一門綜合學科，因此其被廣泛的應用在各個現代科學領域中。
(二)關系理論與計算機數據存貯
大數據概念作為一項新興的技術概念，而大數據建立的基礎，就是在日漸發展的計算機數據和存儲和管理技術上。從開始的計算機對文件的管理系統，一直到數據庫系統的出現，就是一個數據管理技術的跨越式發展，通過建立數據庫，系統能夠實現數據的結構化、共享等功能。當前大多數計算機數據庫，都是運用關系數據庫的組織存貯方式，在一個系統中建立多個數據元素，這就要尋找一個最優的方式，來進行存儲和管理[3]。那么在這當中就牽涉到數據庫的設計，對于現代數據處理的基礎，也就是數學中的關系理論，目前常用的有實體聯系法和關系規范化方式這兩種。實體聯系法就是通過結合實體聯系模型，來描述現實的數據，并建立一個簡單的圖形，將其轉化為與數據庫管理對應的數據模型。關系規范化方式，就是應用在關系模型設計和數據庫結構設計當中的，直接通過關系規范法來解決關系模型當中存在的插入數據冗余等眾多問題。
(三)數學模型作用及其在計算機中的應用
數據模型就是通過建立一個符號系統，將事物系統特征和數量關系之間的描述，用數學的形式來進行表現，現代科學發展的一個重要趨勢，就是科學正在被逐漸數學化。所以目前可以直接運用計算機軟件來進行處理的問題，已經包含了眾多非數值計算的問題解決了，其不再僅限于在數學的計算方面[4]。而直接通過軟件編程來解決實際問題時，還需要將該問題數學化，也就是建立一個相應的數學模型，人們通過數學學習中經常討論的數值問題的數學與模型，就是數學方程。但對于非數值的計算時，數學模型的建立，往往還要表、圖等內容，來配合數學方程式的應用，從而建立一個完整的結構和描述，這樣才能夠實現計算機解決實際問題。那么，這也表示了數學模型的建立，才是計算機應用的基礎和前提條件。
(四)人工智能與模糊數學
隨著當前計算機技術的快速發展，怎樣利用計算機來模擬人的大腦來進行計算，從而有效解決生物等其他各種復雜的社會系統，就成為未來計算機發展一個重要方向[5]。因此人工智能的概念也開始誕生，可以說，這是一項極具挑戰性的科學，但僅僅依靠二進制理論基礎的現代計算機，是無法有效模擬人腦的各種思維活動的，這也是目前人工智能發展的主要障礙。因為人們在實際生活中，經常會遇到很多數量界限不是很分明的事物，其是無法用精確的數字來表現的，和計算機相比，人就具有模糊信息的處理能力。而美國有專家，就將數學理論就將自然語言有效算法化，且實現了程序編寫的可操作性，真正讓計算機有了模仿人的思維方式的方法，實現了解決復雜問題的目的。
三、結語
總而言之，在當前信息時代背景下，計算機科學正在快速發展，這也導致以微積分為基礎的連續數學的主導地位產生了明顯的變化，可以說，離散數學在不斷成為科學領域新突破的部分，其重要性也更加顯現出來。
參考文獻：
[1]王舒暢.數學思想及其在計算機科學中的應用研究[J].經貿實踐，2018(2):328.
[2]龔宇輝.數學思想及其在計算機科學中的應用[J].數碼世界，2017(10):292.
[3]周良喆.數學思想及其在計算機科學中的應用[J].智庫時代，2017(9):213.
[4]蘇錦鈿.計算機科學中的范疇數據類型的研究綜述[J].計算機科學，2016，43(10):9-18.
[5]龔靜，王青川.數理邏輯在計算機科學中的應用淺析[J].青海科技，2004，11(6):53-55.
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