摘 要 数学是未来学习基础的课程,而且对于计算机这门学科的发展起着至关重要的作用。计算机数学是数学和计算机相结合的一门课,主要研究的是算法。计算机的研究主要是使用数学的方式来解决计算机中的算法的相关问题,为算法的研究提供了数学工具,同时从算法的角度对数学的各个分支中的机械化数学进行了研究。首先对计算机数学进行了简单的介绍,然后对其现在的发展情况进行了分析,在此基础上对其未来的发展进行了进一步的展望。
【关键词】计算机数学;数学算法;离散数学;数学计算理论
1 计算机数学
数学和计算机这两门学科在多个方面都有着十分密切的联系,掌握好数学知识对于学习计算机有着十分重要的意义,与此同时计算机的发展也会进一步的促进数学的发展。因此,计算机数学这门课应时而生,该门课程已经逐渐的成为了计算机专业课程中的一项重要的基础课程。顾名思义,就是使用数学的手段来解决计算机中的各类问题,该门课程主要研究的就是这些数学手段。因此,简而言之计算机数学就是研究算法的数学。
计算机数学大体上可以分为以下几个方面:
第一,离散数学的研究。离散数学可以为算法的研究提供有效的方法,而且与传统的连续数学或者是数学分析有所区别,离散数学主要研究的是离散的对象的一种数学结构,主要包括对集合论、图论、组合数学等方面的研究。值得注意的是,离散数学的研究的重点和传统的数学也存在着很大的差异,纯粹的数学更加注重对于数学的对象的结构或者是分类的研究,但是离散数学的研究重点则在于相关的算法的分析。但是从另一个角度讲,两者又是十分相关的,其中大整数的分解算法的相关研究需要数论、代数等这些传统数学基础的知识的支撑。
第二,目前来看对于算法的共性的研究已经逐渐的趋于一致,其核心部分的内容主要是判定性问题和计算机复杂度的理论研究。主要是从算法的角度对问题进行研究,那么首先就需要知道是否存在一个算法能够解决当前的问题,也就是该问题是否属于判定性问题或者是可计算性的问题。目前来看很多的数学问题都通过判定性问题而得到了澄清。而一个算法的好坏,则可以通过对时间复杂度以及空间复杂度的研究来进行分析,计算复杂度的理论研究则主要是对于这些计算的复杂度进行一个分类。
第三,不只是计算机使用数学的发展能够有利于其研究,数学本身的发展也会借助于计算机的方式来促进。目前来看很多重大的问题,如四色定理等都使用计算机手段得到了很好地解决,更主要的是目前出现了一批使用计算机来对数学的自身进行研究的分支,例如计算数学或者是数值计算、自动推理等。在这里,每一个学科的出现都是有着双重的目的的,可以这样说,计算机数学的发展不仅能够促进计算机的发展,也能够保证数学这门学科发展的更加的优秀。
2 计算机数学发展
计算机的出现促进了计算机数学的发展。虽然目前来看,计算机的大规模发展所用时间不过数十年,但是算法的概念却是已经存在了很久了,而数学的发展史则是更加的长久。对于数学的发展,主要有2种思想,一种是公理化的思想,另一种则是算法化或者是机械化的思想,前面这一种是从希腊传过来的,后者则是在整个数学中贯穿始末,以上的思想对于数学史的发展都起着至关重要的作用。其中,公理化思想在现代的数学,尤特别是纯粹的数学研究中占据着十分重要的地位,但是通过对数学的历史进行研究发展,数学的每一次重要的變革都离不开机械化思想。并且在现代对于数学的纯粹研究中,机械化思想同样起着十分重要的作用。近年来,随着计算机行业的迅速发展,计算机数学逐渐的引起了更多的人的重视,计算机数学从最初的一个雏形逐渐的成为了一门计算机的基础课,在高职学校、高中等学校都进行了普及教育,主要研究内容也是与上述提到的数学知识息息相关的。
3 未来发展趋势
随着现代科技事业的逐渐发展,数学行业和其他的行业之间的交流变得更加的密切,由于计算机的基础需要很多的数学知识,为保证了数学专业知识能够得到更广泛的应用,并且使得计算机的课程中融入了数学的知识,教学的内容不会很枯燥,因此受到了很大程度的欢迎。因此可以这样说,计算机数学这么学科在未来有着很好地发展空间,这门课程不但可以应用到计算数学、计算机相关的行业中,对于图形图像处理、自动化的控制、信息的管理等相关行业也有着十分重要的应用价值。在以后,其主要涉及到的教学内容会围绕着数学的这两个方面进行展开:
第一,对于计算机数学中的计算理论,主要是解决了判定了问题,首先需要明确是否可以用于进行判断的计算手段。在计算理论中,关于不可判定的研究内容属于一个十分基础的范畴,当然实际的教学以及应用中更加注重的是如何来能够实现更加高效的计算。随着这种思想的提出,计算的复杂度成为了一个主要的研究内容,也就是说对于给定的输入需要经过多少的步骤以及多少的存储空间能够完成实际的需求,也就是上述提出的时间复杂度以及空间复杂度的问题。
第二,机械化数学则主要是应用到工程计算中的,主要使用的是近似计算的方式。一个自然地问题就是,计算机能不能使用精确地计算以及推理来对数学济宁研究,计算机是否能够对数学研究中最为核心的内容——即定理的证明进行研究。这是未来的一个重要的研究部分。
4 结论
随着科技的发展、社会的进步,我们已经逐渐的步入了信息技术的时代。数学作为一门基础的课程,在计算机领域有着十分重要的地位,正是因为这个原因逐渐的出现了计算机数学这门课,旨在使用相关的数学知识对于计算机中的相关算法知识进行讲解,在促进数学这门课程发展的同时促进计算机行业的进一步发展。本文首先介绍了计算机数学的含义,然后分析了其目前的发展以及发展趋势,希望有一定的借鉴意义。
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作者单位
江苏省新海高级中学高三(5)班 江苏省连云港市 222000