想成為下一個編程大師，就翻開數學書

GIF/65K

數學是一門工具性很強的科學，它與別的科學比較起來還具有較高的抽象性等特徵。起初是計算機科學工作者離不開數學，而數學工作者認為計算機對他們可有可無，但是現在是互相都離不開對方了，計算機也提高了數學工作者在人們心目中的地位，大部分的數學工作者開始認識到計算機的重要性，並越來越多地進入到計算機領域發揮作用。

但是隨著人工智慧、GPS（全球定位系統）等飛速的發展和計算機運算性能飛躍性的提升，計算機的優勢越來越深入到思維領域，於是計算機將高深的數學理論用到實際中來，十分有效地解決了許多實際問題，例如著名難題四色問題就是被計算機證明的。問題的求解過程中有許多具有實用價值的數學分支，如分析幾何、小波分析、離散數學、仿生計算、數值計算中的有限單元方法等。它讓人們知道計算機程序設計結合的就是數學知識和數學思想。

軟體編程是基於數學模型的基礎上面的，所以，數學是計算機科學的主要基礎，以離散數學為代表的應用數學是描述學科理論、方法和技術的主要工具。軟體編程中不僅許多理論是用數學描述的，而且許多技術也是用數學描述的。從計算機各種應用的程序設計方面考察，任何一個可在存儲程序式電子數字計算機上運行的程序，其對應的計算方法首先都必須是構造性的，數據表示必須離散化，計算操作必須使用邏輯或代數的方法進行，這些都應體現在演算法和程序之中。

此外，到現在為止，演算法的正確性、程序的語義及其正確性的理論基礎仍然是數理邏輯，或進一步的模型論。真正的程序語義是模型論意義上的語義。於是軟體編程思想運行的嚴密性、學科理論方法與實現技術的高度一致是計算機科學與技術學科同數學學科密切相關的根本原因。

從學科特點和學科方法論的角度考察，軟體編程的主要基礎思想是數學思維，特別是數學中以代數、邏輯為代表的離散數學，而程序技術和電子技術僅僅只是計算機科學與技術學科產品或實現的一種技術表現形式。

軟體編程與數學思維的聯繫

（一）數學在計算機領域的發展

如今形形色色的軟體，都與數學有必然的聯繫，它們相互相成。例如，邏輯學在學科中的應用從早期的數理邏輯發展到今天的程序設計模型論；數學在學科中的應用從早期的抽象代數發展到今天的圖形學、工程問題方面；幾何學的應用從早期的二維平面計算機繪圖發展到今天的三維動畫軟體系統，並在與複分析的結合中產生了分形理論與技術；在遊戲、圖形軟體開發中引用了線性代數中大量的坐標變換，矩陣運算；在數據壓縮與 還原、信息安全方面引入了小波理論、代數編碼理論等。

（二）軟體編程的思維定式

軟體編程的思維定式決定了一個人編程的水平，在編程過程中，數學思維清晰，編寫出來的程序讓人耳目一新。結合教學，通過調查分析，了解到超過85%的學生，他們在編程時是根據語法而編寫程序，完全脫離了軟體編程的思維，這種思維定式使得他們編寫的程序相當糟糕，沒有一點邏輯。

之所以造成這種軟體編程的思維，是因為他們平時對數學思維的培養不夠重視。很多學計算機的學生想：學高數，這有什麼用？

學線性代數有什麼用？學離散數學，有什麼用？於是他們很少去上這些課，馬馬虎虎，整天悶在寢室里，玩玩遊戲，裝裝軟體，看看C語言。只知道概率問題和矩陣知識在其它課程上起到了互補作用，學的不是很深。

但是當他們看到時，感到其中的內容對他們而言感覺相當的艱澀難懂，這時他們就隱約感覺到了數學思維的作用了。在此之前，他們不僅荒廢了大學的高等數學,連初中的初等數學也忘的好多，當他們進行高抽象思維時，確實感覺自己的思維已經很遲鈍了。

學計算機的學生之所以覺得《數據結構》這門課程很難，就是因為他們的數學思維鍛煉的不夠！其實生活中有很多這樣的例子：

對於一個剛畢業的，編應用軟體的大學生，在編程中用到《線性代數》的矩陣時，恐怕便會想,在大學把線性代數學好就好了；

當在程序中用到動態鏈表、樹時，恐怕也會想「在大學時花點時間去學《數據結構》，會多麼的有意義」；當學數據結構時，恐怕也會想「學《離散數學》時為什麼要逃那麼多的課，要不然學離散的時候就會很輕鬆」。所以數學思維不夠，在軟體編程會有很多的疑慮，顯的有點縮手縮尾，而且寫的程序也不夠健全，缺乏邏輯。

（三）軟體編程與數學思維的融合

很多專業人士覺得數學和軟體編程能力就像太極和拳擊,軟體編程能力很強就好比出拳速度很快很重,能直接給人以重擊；數學很好的話就好像一個太極高手,表面上看沒有太大的力量但是內在的能量是更強大的，但是好的拳擊手是越年輕越好,而太極大師都是資歷越深越厲害。所以數學是成就大師的必備能力，雖然很多學生看上去感覺沒有什麼用途,但是到了一定的水平之後就會體會它的力量了。

數學思維在軟體編程中的應用

目前很多出名的IT公司在筆試的時候，都會在程序設計題中考察應聘者的數學思維能力，因此，這應該引起廣大學生在平時的學習中注意鍛煉自己的數學思維，有機會的話參加一下數學建模比賽，你便會有很深刻的體會 ---原來數學和計算機結合得這樣緊密。下面典型的代碼，在設計過程中充分的運用了數學思維。

題目一：從3個紅球，5個白球，6個黑球中任意取出8個球，且其中必須有白球，輸出所有可能的方案。

程序一：

#include "stdio.h"

void main()

{

int i,j,k; //I代表紅球,j代表白球,k代表黑球

printf("
red write black
");

for(i=0;i

for(j=1;j

{

k=8-i-j; //黑球的個數

if(k>=0&&k

{

printf("%3d,%3d,%3d",i,j,k); //輸出組成方案

}

}

}

從上面的例子中我們可以隱隱知道數學思維在軟體編程中的應用。儘管學習數學帶給計算機專業人士的回報大過常人，但現今社會裡每個人都能由此受益，是讓人們提高自己思維能力，變得聰穎的絕佳方法。這種思維能力能讓人們在各方面受益！但實際上，數學上功底紮實，在軟體編程上的優勢盡顯，項目的設計模式格外地優化，程序邏輯條理也格外地清晰。因為數學可以培養人的邏輯思維能力，而程序設計需要很強的邏輯思維能力。

這些讓我們深刻的體會到數學思維與軟體編程的耦合性，其實我們國家的計算機軟體水平的落後不是因為我們缺少程序員，而是因為缺乏懂數學的高質量的程序員。一個具有數學修養的程序員在寫代碼時更有可能寫出邏輯嚴密的最簡化的高質量代碼。而目前一些龍頭IT公司，比如微軟公司總裁比爾·蓋茨年青時就對數學很痴迷，而他們的項目經理，必須得具備超強的數學思維，而且有些還是數學專業的博士，從這也可以看出微軟公司對於數學人才的重視程度。

軟體編程的思想最重要是演算法，而演算法是建立在數學思維上的，其實說白了，程序只是一件衣服，演算法才是它的靈魂，演算法就來自於數學，沒有深厚的數學思維功底，是弄不懂演算法的。所以，如果你想從事軟體編程，那麼就認真的培養自己的數學思維吧！

-----這裡是數學思維的聚集地------

「超級數學建模」（微信號supermodeling），每天學一點小知識，輕鬆了解各種思維，做個好玩的理性派。50萬數學精英都在關注！

點擊展開全文

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！