数学在计算机中的实际运用研究

　　摘要：随着时代的进步及科技的发展，计算机技术、信息技术得到了高度普及和应用。计算机几乎应用到了现今社会活动中的每一个领域中，不论办公，还是企业生产，生活娱乐都离不开计算机。计算机在办公中的应用实现了无纸化、信息化；在生产中的应用实现了自动化生产、智能化生产、网络化生产；在生活中的应用给人们带来了网上冲浪、网络游戏等等，计算机在社会中有着重要地位。数学对计算机有着深远影响，可以说没有数学就没有计算机。本文将针对数学在计算机中的实际运用展开讨论分析。

　　关键词：数学 计算机 计算机软件 计算机语言

　　引言

　　二十世纪四十年代后，计算机技术得到了辉煌发展，计算机软件开发更是达到了一个新的起点。一直以来数学和计算机就有着密不可分的关系，第一台计算机完全是基于数学理论的基础上发明的。数学是人类最早的数值计算方式，数值计算从古至今都有着至关重要的地位，数学知识奥妙无穷，影响着整个社会的发展和进步。人们通过数学发明了计算机。计算机提高了数学运算速度和效率，保障了计算准确性，数学与计算机有着相辅相成的关系。如果一个编程人员不具备数学知识，便无法编译程序，如果离开数学计算机就无法运行。

　　一、计算机起源和发展

　　计算机的发明人是美国科学家约翰·冯·诺依曼，全球第一台计算机诞生于一九四六年在，宾夕法尼亚大学[1]。它由一万七千八百四十支电子管组成，重量已经达到二十八吨，花费四十八万七千美元，美国军方参与了整个发明过程，发明目的是用于弹道计算，为自己在战争上取得优势[2]。这台计算机的发生是人类文明发展的新起点，将人们社会带到了一个新的纪元，第一台计算机问世后，计算机就开始以惊人的速度迅猛发展，在经历了电子管阶段、晶体管阶段、集成电路阶段、大规模集四个阶段后，走向成熟化、产业化、微型微型化、智能化、自动化。第一代计算机用于军事和科学计算；第二代，用于工业控制；第三代正式开始用于文字及图像处理方面。第四代计算机正式迈向个人计算机和微型计算机时代，开始融入社会各个领域，大到科学计算、过程控制、军事国防、企业生产，小到家庭娱乐、个人办公。

　　计算机在人们生活中的重要性不言而喻，计算机具有强大的逻辑运算和数值计算功能，由软件系统和硬件系统构成，具备强大的信息数据储存记忆功能，可通过软件进行自动、高速的信息处理和，通常人们把没有安装系统的计算机称为“裸机”，计算机的运行需要建立在计算机系统软件的基础上。现代计算机根据用途的不同大致可分为：超级计算机、嵌入式计算机、工业控制计算机、个人计算机、网络计算机等几大类。当前较为先进的计算机有：光子计算机、生物计算机、量子计算机。

　　二、数学在计算机中的实际运用

　　数学和计算机有着密不可分的关系，可以说没有数学就没有计算机，计算机与数学相辅相成。二进制由十八世纪的数学大师莱布尼兹发现，二进制就是最基本的数学知识，二进制广泛应用于计算机领域。计算机编码就利用二进制数来实现，所有计算机信息和数据，在计算机进行最原始运算时，都会被转换为二进制数，现在当前所有计算机系统都是基于二进制的系统。另外，计算机数据存储也和二进制有关，由于是以补码形式存储，二进制就充当了一个非常微小的开关，用1来表示开，0则便表示关，来实现信息存储。可以说现代计算机运行的基础就是二进制。因为数字计算机只能识别和处理由“0”和“1”组成的符号串代码，所以离开二进制数字计算机便无法处理数据。计算机应用二进制的例子有很多，例如：两台计算机的通信、调制解调器与计算机通信串行、并行都是利用一组二进制数来完成。除了二进制位，十六进制也在计算机中得到了广泛的应用，内存地址总是利用十六进制来表达。另外，离散数学也对计算机发展和研究有着深远影响，不论是计算机软件结构还是硬件结构都是离散结构，所以离散数学也是研究计算机的最合适数学工具，尤其是对自动机理理论和代数结构研究编码理论等方面的研究。计算机普遍采用离散数学概念，离开离散数学基本内容，计算机科学寸步难行。计算机处理具体问题时，必须运用数据结构知识建立适当的抽象数学模型，然后设计一个解此数学模型的算法，最后编出程序、进行测试、调整，直到问题最终解答[3]。数据结构中逻辑计算和基本运算操作都源自离散数学中的离散结构和算法思考。另一方面，人工智能系统也需要用到离散数学，离散数学在人工智能系统中的数理逻辑部分起着重要作用，影响着人工智能系统的AI。此外，数据库系统也应用了集合论，数据库是数据信息管理的主要工具，对计算机发展有着重要意义，现代企业管理都涉及到对数据库的应用。集合论在数据库中的运用，使数据逻辑结构更简单、独立性更强、解决了冗余问题。另外，计算机通信纠错技术、新兴的生物信息技术也都以数学知识为基础，不难看出数学在计算机领域无处不在。

　　结束语

　　数学是人类智慧的结晶，数学源于生活，也应用于生活，人类社会几乎离不开数学，建筑中应用了数学，科学中应用了数学，经济发展中同样也有数学。计算机更是如此，计算机运行基本原理和数学密切相关，可以说没有数学就没有计算机，计算机所能识别的是数学二进制数码。由此，不难看出数学对计算机的重要性。

　　参考文献

　　[1]徐梅玉.计算机的发展及计算机运行原理[J].湖北工商学院，2012，13（11）：119-124.

　　[2]李力旺.计算机数据库运行原理及其设计[J].浙江经济学院，2011，11（14）：132-136.

　　[3]王关媛.数学对于其他行业的影响及其重要性[J].吉林财经学院，2012，13（07）：120-126.

　　赵云朋