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刍议计算机算法设计及数据结构离散性论文

发布时间:2022-05-31 09:58:26 文章来源:SCI论文网 我要评论














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  摘要:作为一个离散结构,数字电子计算机可以进行离散的或离散化之后的数量关系的处理。因此无论是对于计算机学科来说,还是与计算机学科相关联的其他领域的研究来说,如何对离散结构建立相应的数学模型成为了当下热门的研究话题之一。同时,对于离散性的研究还包括如何对已经利用数量关系建立起的数学模型进行离散化处理,从而通过计算机进行相应问题的处理。通常情况下,可以将离散数学看做计算机问题的抽象,在算法设计和数据结构中都可以看到离散数学的影子。基于此,本文对计算机算法设计及数据结构离散性进行简要分析,希望本文可以为计算机领域的相关研究提供借鉴参考价值。
 
  关键词:计算机算法设计;数据结构;离散性
 
  Discussion on Computer Algorithm Design and Discreteness of Data Structure
 
  ZHAO Chenyang
 
  (Vocational and Technical College of Inner Mongolia Agricultural University,Baotou Inner Mongolia 014109)
 
  【Abstract】:As a discrete structure,digital electronic computers can process discrete or discretized quantitative relationships.Therefore,whether it is for computer science or other fields related to computer science,how to establish a corresponding mathematical model for the discrete structure has become one of the current hot research topics.At the same time,the study of discreteness also includes how to discretize the mathematical model that has been established by using quantitative relationships,so that the corresponding problems can be dealt with by the computer.Under normal circumstances,discrete mathematics can be regarded as an abstraction of computer problems,and the shadow of discrete mathematics can be seen in algorithm design and data structure.Based on this,this article briefly analyzes the discreteness of computer algorithm design and data structure,and hopes that this article can provide reference value for related research in the computerfield.
 
  【Key words】:computer algorithm design;data structure;discreteness
  0引言
 
  在宏观意义上来讲,算法是指设定一个系统规范,并通过相应的指令操作来对日常工作中的问题进行有效解决的一种措施。如果以计算机算法的角度来看,算法的意义则更加细致化,是指利用某种数学方法将已知的数据信息转化为程序编码,从而便于计算机识别,进而实现控制系统的目的。

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  1算法及数据结构离散性概述
 
  1.1算法概述
 
  所谓算法,不仅是指解决问题的指令,同时也是对问题解决方案完整的描述,更是以完整、系统地描述解决问题的对策,并能够在规范输入的前提下,在规定时间内获取想要的输出[1]。对于基于流程程序的领域来说,其对于算法的要求并不高,但对于人工智能、VR、云计算与数据挖掘等领域来说,则对于算法有着较高的要求,并且其程序操作的核心也是围绕着算法进行的。如当下最流行的人脸识别、Face ID等,其实现都离不开算法设计的应用。
 
  1.2数据结构离散性
 
  所谓数据结构,是指数据元素之间的结构关系,通常情况下,可以根据不同数据元素的特性,将数据结构分为集合结构、线性结构、树状结构与图形结构等,如图1所示[2]。对关系范畴内的数据结合进行分析是数据结构的重要作用,但在计算机学科中,数据元素之间具有某种特定的联系,因此,将这种特定的联系成为数据结构。在数据结构的范畴下,离散数学、数据结构都是其重要的组成部分,并且二者有着必然的联系,我们可以凭借离散数学的相关理论知识对数据结构进行相应的抽象理解[3]。

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图 1 数据结构分类
 
  2计算机算法的应用现状
 
  2.1云计算
 
  计算机算法在云计算中的应用,不仅可以有效提升网络服务的便利性,同时也可以丰富网络服务的内容与形式[4]。一方面,通过云计算,数据的处理效率与处理质量都可以得到有效提升,并且可以满足不同类型用户的多元化需求。另一方面,企业通过云计算,可以有效提高自身对于信息资源分配的合理化程度,从而为企业的各项决策制定提供最全面、准确的信息数据支持,并有效节约自身的投入成本。
 
  2.2美颜软件
 
  此类软件若想实现自身的美颜功能,就需要通过计算机算法的设计,实现对人脸的捕捉、识别与修复。在这一过程中,由于需要保证美颜处理后的人脸与原始图片中的人脸一致,因此在算法设计的过程中不断完善美颜的功能,如自动磨皮、瘦脸等。
 
  3计算机算法设计及离散性分析
 
  3.1常用的设计方法
 
  (1)递推法。这种计算机算法设计方法将计算机的高效、快速处理等特点充分地体现出来,其是指将序列中的某个项值按照特定的规律计算出来,如根据序列前面的某一项值将后续序列中的某一项值计算出来,由于利用递推法进行算法设计的过程中需要进行大量的计算,所以递推法对于计算机硬件设备有着极为严格的高要求[5]。(2)递归法。所谓递归法,是指利用程序将自身的编程技巧发挥出来的一种方法。相比于递推法来说,递归法的计算过程仅需要少量的程序,并且所需的程序代码量较少,因此无需进行大量重复的计算。

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  3.2计算机算法的离散型探究
 
  3.2.1递推法离散性分析
 
  计算机系统默认情况下通常都会采用较为复杂的运算方式完成递推法的设计,具体算法程序如下所示。
 
  算法1:求最大值
 
  int max(int*array,int size)
 
  {
 
  int mval=*array;
 
  int i;
 
  for(i=1;i<size;i++)
 
  if(array<i>>mval)
 
  mval=array<i>;
 
  return mval;
 
  }
 
  通过上述程序代码可知,在利用递推法计算最大值时,计算机系统会进行一个持续不断的数值对比操作,直到整个算法运行结束为止。
 
  3.2.2递归法离散性分析
 
  递归法有着比递推法更少的计算量,因此可以有效实现对算法的简化处理。
 
  算法2:递推求取最大公约数
 
  void swapi(int*x,int*y)
 
  {
 
  int tmp=*x;
 
  *x=*y;
 
  *y=tmp;
 
  }
 
  int ged(int m,int n)
 
  {
 
  int r;
 
  Do
 
  {
 
  if(m<n)
 
  swapi(&m,&n);
 
  r=m%n;
 
  m=n;
 
  n=r;
 
  }while(r);
 
  return m;
 
  }
 
  算法3:递归法求取最大公约数
 
  int ged(int a,int b)
 
  {
 
  if(a%b)
 
  return ged(b,a%b);
 
  return b;
 
  }

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图 2 音频信息的离散化处理
 
  从上述程序代码可以看出,在进行最大公约数的计算时,利用递归法要比利用递推法更加简便,计算效率与计算质量也均得到了提升[6]。因此我们可以看出,所谓递归法,即“自身调用”,这种方式具有典型的离散型特征,与人类连续性思维方式是截然不同的。
 
  4计算机数据结构离散性研究
 
  在计算机系统中,数据的储存与运算都需要通过二进制实现,并涉及到逻辑数学领域的内容。而在逻辑数学的运算过程中,就将离散性特征充分地体现出来,因此计算机数据结构离散性的研究与二进制有着密不可分的联系[7]。
 
  4.1离散数学与数字电子
 
  (1)离散数学的基本概念。作为数学几个分支的总称,离散数学的研究并未基于连续的数学结构,而是基于离散空间。离散数学的研究对象与光滑变化的实数不同,其研究对象不是光滑变化的,而是具有分立、不等的值,如图、整数与数学逻辑中的命题等。
 
  (2)数字电子的基本概念与离散性。作为一门与计算机学科相互交叉的学科,数字电子中数字信号额度基本概念可以用来进行离散性的解释。
 
  4.2计算机中的离散性问题
 
  正如上文所说,计算机的二进制计算过程中可以充分地体现出离散性特征,因此计算机算法设计中出现的离散性问题几乎都与计算机系统所采用的二进制计算性质有关。
 
  (1)二进制概述。就目前来看,大部分计算机系统普遍采用二进制的计算模式。二进制是指以2为单位,逢2便进行一次进位的计算模式,二进制主要由0和1这两种进位符号组成[8]。
 
  (2)二进制离散性研究。相对于人类来说,计算机系统对于信息的识别能力有限,并且由于计算机系统是二进制,导致计算机系统只能识别0与1。一些在人类认知范围内的简单信息,如文字、图片与声音等信息,计算机系统却无法进行识别。而计算机若想对此类信息进行识别,就需要利用相应的算法对其进行离散性处理,从而将其转换成可供计算机系统识别的离散性数据,才能为后续计算机系统对各种信息的处理奠定基础。综上所述,可以看出,离散性处理即利用二进制数据的形式将文字、图片、音频等信息表达出来。以音频信息为例,若想让计算机系统进行音频信息的识别处理,就需要对音频信息进行离散化处理,将其转化为二进制形式的离散性数据,如图2所示,从而便于计算机系统识别处理。
 
  5结语
 
  为了进一步促进计算机信息技术的发展,就需要提高其设计方法的完善性与合理性,同时加强对其离散性的研究。就目前来看,对于计算机算法设计与数据结构的研究仍旧存在众多不足之处,因此,相关研究人员应加强此方面的研究,促进我国互联网事业、计算机领域的稳定、可持续发展。
 
  参考文献
 
  [1]杜宇.计算机算法设计及数据结构离散性分析[J].中国科技投资,2021(17):12-13.
 
  [2]刘煜.计算机算法设计及数据结构离散性分析[J].科学与财富,2020(7):327.
 
  [3]邓定胜.基于C程序设计与数据结构离散型混合研究[J].电脑知识与技术,2019,15(14):210-212.
 
  [4]李丹,苏天路.关于计算机科学中数据结构算法探究[J].数码设计(下),2019(11):16.
 
  [5]李丹,苏天路.计算机算法设计及数据结构离散性研究[J].现代信息科技,2019,3(22):89-91.
 
  [6]陈萱华.基于计算机思维的数据结构课程的改革[J].电脑知识与技术,2019,15(20):102-104.
 
  [7]李丹,苏天路.计算机算法设计及数据结构离散性研究[J].现代信息科技,2019(22):89.
 
  [8]李振江.计算机算法设计及数据结构离散性研究[J].计算机产品与流通,2019(1):24.
 
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