Làm thế nào tính toán và đại số tuyến tính có thể hữu ích cho một lập trình viên hệ thống? [đóng cửa]

Tôi tìm thấy một trang web nói rằng tính toán và đại số tuyến tính là cần thiết cho Lập trình hệ thống.

Lập trình hệ thống, theo như tôi biết, là về osdev, trình điều khiển, tiện ích, v.v. Tôi chỉ không thể hiểu làm thế nào tính toán và đại số tuyến tính có thể hữu ích về điều đó. Tôi biết rằng giải tích có một số ứng dụng trong khoa học, nhưng trong lĩnh vực lập trình cụ thể này, tôi không thể tưởng tượng được tính toán có thể quan trọng như thế nào.

Thông tin có trên trang web này: http://www.wikihow.com/Become-a-Programmer

Chỉnh sửa: Một số câu trả lời ở đây đang giải thích về độ phức tạp và tối ưu hóa thuật toán. Khi tôi đặt câu hỏi này, tôi đã cố gắng cụ thể hơn về lĩnh vực Lập trình của Hệ thống. Độ phức tạp và tối ưu hóa thuật toán có thể được áp dụng cho bất kỳ lĩnh vực lập trình nào, không chỉ lập trình của Hệ thống. Đó có thể là lý do tại sao tôi không thể nghĩ ra suy nghĩ như vậy tại thời điểm câu hỏi.

Tôi sẽ tưởng tượng nó không quan trọng lắm nếu bạn đang viết các tiện ích không phải GUI trên hệ điều hành hiện đại mà không làm việc với các phần bên trong của nó. Đây có lẽ là một câu chuyện khác nếu bạn đang thay đổi một hệ điều hành hiện đại hoặc phát triển một hệ thống mới.

Nếu bạn đang làm việc với phần cứng video hoặc hệ thống cửa sổ bằng kim loại trần, bạn sẽ cần kiến ​​thức về đại số tuyến tính để cập nhật đồ họa hiệu quả. Tôi đã không nhìn vào bản thân mình, nhưng tôi cá là bạn có thể tìm thấy các ví dụ trong mã nguồn cho X, KDE và Gnome.

Nếu bạn đang làm việc với phần cứng liên quan đến xử lý tín hiệu số thì tính toán sẽ rất quan trọng. Tôi tưởng tượng có một số thiết bị thực hiện công việc nặng nề với CPU của hệ thống thay vì bộ vi xử lý cục bộ và những thiết bị này thường giao tiếp với các hệ thống điện tương tự.

Ngoài ra tính toán đóng một vai trò quan trọng trong phân tích hiệu suất bên cạnh chỉ đại số tuyến tính khi cố gắng khớp đường cong với dữ liệu.

Nhận xét của một số chú mèo là đúng về tiền: Bạn cần tính toán và đại số tuyến tính vì những khóa học đó thay đổi cách bạn nghĩ và cách bạn hiểu thế giới. Đại số tuyến tính là tất cả về ánh xạ từ miền này sang miền khác; tính toán bao gồm các chức năng hành xử. Bản thân chúng là những công cụ mạnh mẽ, nhưng những kỹ thuật bạn học được khi nghiên cứu những lĩnh vực đó cũng trở thành một phần trong bức tranh tinh thần của bạn về thế giới.

Bạn cũng cần những khóa học đó bởi vì mọi người sẽ mong đợi bạn có thể suy nghĩ theo những điều khoản đó. Tôi thường không thấy các đồng nghiệp của mình lấy đạo hàm của một đa thức trên bảng trắng của họ, nhưng tôi thường thấy các bản phác thảo các hàm với tiếp tuyến được vẽ ở một điểm thú vị hoặc khu vực dưới đường cong được tô bóng. Chúng tôi không quan tâm đầy đủ về các giá trị thực tế để bận tâm tính toán chúng, nhưng hiểu về cách các giá trị thay đổi là điều cần thiết và đó là một phần của các cuộc trò chuyện hàng ngày.

Bất kỳ bằng đại học khoa học máy tính nào cũng sẽ yêu cầu tính toán, đại số tuyến tính, thống kê, logic và các khóa học toán khác không phải vì các lập trình viên cần áp dụng các kỹ thuật trực tiếp một cách thường xuyên (mặc dù họ có thể, tùy thuộc vào những gì họ làm), nhưng bởi vì bạn cần điều đó kiến thức để hiểu các tài liệu mà đến sau.

Tôi sẽ tiếp tục và nói rằng tôi không nghĩ phép tính hoặc đại số tuyến tính có thể quan trọng đối với lập trình hệ thống.

Tôi chắc chắn nghĩ rằng tính toán và đại số tuyến tính nói chung đáng để học hỏi - Tôi là một người toán học! Và, như các câu trả lời khác chỉ ra, có một số liên quan gián tiếp, vì phân tích hiệu suất và thiết kế thuật toán có thể sử dụng toán học nâng cao. Tuy nhiên, tôi không nghĩ lập trình hệ thống phụ thuộc nhiều vào các loại toán đó hơn hầu hết các lĩnh vực khác thường không được coi là toán học.

Tôi nghi ngờ đó là sự thật xung quanh các cạnh. Các lập trình viên hệ thống phải quan tâm nhiều hơn đến hiệu suất và độ tin cậy, do đó phân tích thuật toán có thể quan trọng và đôi khi tính toán là cần thiết cho bằng chứng phân tích Big-Oh. Các môn học như lý thuyết xếp hàng và tối ưu hóa rời rạc (đó là tối ưu hóa toán học chứ không phải tối ưu hóa mã) cũng có thể đóng vai trò. Tuy nhiên, tôi nghĩ rằng những điều đó chủ yếu sẽ áp dụng cho những người làm việc trên các hệ điều hành và giao thức mạng, chứ không phải nhiều người làm việc trên trình điều khiển USB 3.0.

Định nghĩa của bạn về Lập trình hệ thống khá phù hợp với câu trả lời trong Wikipedia.

Nếu bạn nghĩ về những gì nó cung cấp - tức là. một giao diện phần mềm thành phần cứng, sau đó nó bắt đầu có ý nghĩa tại sao phép tính và đại số tuyến tính là những kỹ năng tiện dụng cần có.

Tóm tắt rằng giao diện cấp thấp yêu cầu bạn hiểu cách thức hoạt động của thiết bị. Các thiết bị điện tử vẫn bị ràng buộc bởi các định luật vật lý. Giải tích và đại số tuyến tính cung cấp một phương tiện để mô hình hóa hành vi của thiết bị. Mô hình hóa thiết bị cho phép bạn cung cấp một dịch vụ vào chức năng của nó.

Điều đó đã được nói, hai lĩnh vực đó không phải là tất cả cuối cùng cho Lập trình hệ thống. Tôi biết khá nhiều EE không làm tốt với tính toán và đại số tuyến tính nhưng vẫn có thể giải thích những gì thiết bị đang làm khá ngắn gọn.

Ứng dụng web nói chung và / hoặc lập trình hành chính không liên quan đến nhiều ứng dụng của đại số tuyến tính hoặc phép tính, nhưng nhiều lĩnh vực chuyên môn thì có. Nếu bạn đối phó với hình học, bạn nhất định sẽ chạy vào đại số tuyến tính. Hầu hết các chương trình vật lý cũng liên quan đến cả đại số và giải tích. Cũng như bất cứ điều gì phải làm với thao tác dạng sóng, chẳng hạn như lập trình âm thanh và radio. Nói chung, điều quan trọng hơn là phải hiểu toán học rời rạc, trong số những thứ khác, liên quan đến lý thuyết tập hợp, lý thuyết đồ thị và logic chính thức (boolean) hữu ích trong nhiều ứng dụng như quản lý thông tin, cơ sở dữ liệu và các nơi khác kết hợp dữ liệu và / hoặc logic . Trong trường hợp lập trình Hệ thống, tôi không thấy nhiều ứng dụng.

Như những người khác đã đề cập, bất kỳ khóa học toán học nào trong trường đại học đều có thể mài giũa kỹ năng giải quyết vấn đề và suy luận của bạn. Đây là những điều quan trọng đối với hầu hết mọi người.

Nhưng đôi khi biết một số đại số tuyến tính có thể hữu ích, đặc biệt đối với một số ý tưởng kinh doanh khá tốt .

Lập trình hệ thống, theo như tôi biết, là về osdev, trình điều khiển, tiện ích, v.v. Tôi chỉ không thể hiểu làm thế nào tính toán và đại số tuyến tính có thể hữu ích về điều đó.

Với tính toán, nó khá dễ, ngay khi người ta xem kỹ nội dung khóa học . Nó liên quan chặt chẽ đến độ phức tạp thuật toán, ký hiệu Big-O - những thứ như thế, khá cơ bản trong lập trình.

Phương trình là những gì bạn nhận được khi ước tính độ phức tạp của thuật toán. Các vòng lặp lồng nhau ba cấp độ từ 0đến NN ³ , các vòng lặp lồng nhau hai cấp độ là N ² , một vòng là N. Đánh giá bạn có thể trông giống như (N ³ + 2 * N ² + N) - đó là một phương trình.

Bây giờ, nếu bạn muốn hiểu rõ hơn về thời gian thực hiện sẽ tăng nhanh như thế nào khi N tăng, điều này có liên quan chặt chẽ đến các dẫn xuất / sự khác biệt. Các phần khác của tính toán bạn có thể thấy hữu ích là các giới hạn và phân tích tiệm cận - những điều này sẽ dẫn bạn đến việc hiểu ký hiệu Big-O, ghi điểm tốt hơn trong các cuộc phỏng vấn lập trình và có thể, làm lập trình hệ thống tốt hơn.

• ^{Bạn được chỉ định thiết kế bảng cấp phát tệp, bạn sẽ sử dụng cấu trúc dữ liệu nào? Giả sử có nhiều tệp nhỏ hiếm khi được sửa đổi, cái gì sẽ thích hợp hơn? Giả sử một lượng tương đối nhỏ các tệp lớn luôn được nối vào cuối, bạn sẽ sử dụng cùng một cấu trúc chứ? Làm thế nào bạn sẽ quyết định?}

Đối với Đại số tuyến tính , ở đây các ứng dụng lập trình bắn vào bạn từ bức ảnh đầu tiên.

Nếu bạn từng phải đối phó với đồ họa raster (ví dụ như trong trình điều khiển video), những hình ảnh như trên sẽ đến với bạn trong những cơn ác mộng tồi tệ nhất.

• ^{Làm thế nào mà bài kiểm tra # 12345 cho thấy thiếu pixel? tôi đã làm gì sai khi thực hiện Bresenham ? nó có thể chỉ là một lỗi trong thiết kế thử nghiệm không đúng kế toán cho các lỗi làm tròn?}