很多孩子在学习C++和信息学竞赛时,都会发现一个现象:编程题里经常出现各种数学概念,有些甚至还没在学校里学到,比如平方根、立方根、函数等等。
这时候,不少家长和孩子都会感到困惑:
· 为什么编程要用到这么多数学知识?
· 信息学竞赛到底需要哪些数学基础?
· 是不是奥数学得好,学编程就没问题了?
今天我们就来聊聊这个话题。
计算机的本质就是“计算”
很多人不知道,世界上第一台电子计算机ENIAC诞生于1946年,最初就是为了解决复杂的弹道计算问题而设计的。
虽然现在的电脑能做的事情五花八门——办公、娱乐、打游戏、甚至运行各种人工智能程序——但所有这些功能,归根结底都是通过“计算”来实现的。
信息学竞赛的核心是算法设计,而算法的基础正是数学。所以,想学好编程,尤其是想参加信息学竞赛,一定的数学基础是必不可少的。
信息学竞赛需要哪些数学知识?
信息学竞赛涉及的数学知识范围很广,包括但不限于:
基础部分:
· 小学、初中阶段的所有数学和几何基础
进阶部分(这些在学校课本里可能涉及不多):
· 数列与递推、递归思想
· 进制与进制转换
· 数论基础
· 组合数学(如加法原理、乘法原理、鸽巢原理)
· 图论基础
· 树与二叉树
· 概率论基础
· 逻辑学基础
看到这里,可能有些家长会担心:这么多内容,孩子能掌握吗?
好消息:孩子不需要“手工计算”
这里有个关键点:编程中的数学应用和传统数学学习有很大不同。
孩子只需要理解数学概念背后的思想和原理,不需要手工计算求解。
我们的目标是:根据数学原理设计算法,编写程序,然后让计算机去完成具体的计算。
举个例子,平方根这个概念:
小学阶段确实不会教如何手工求√2、√5,因为手工计算非常复杂。但在编程中,孩子只需要理解“平方根是平方的相反运算”这个原理,然后在代码里调用sqrt()函数就可以了。
再比如组合数学中的排列组合问题,传统数学可能要孩子手工计算复杂的公式,但在编程中,我们主要应用的是原理,比如加法原理、乘法原理等,具体的计算交给程序。
一个常见的误区:奥数 ≠ 编程数学
很多家长会问:“那我让孩子学奥数,是不是就能解决编程中的数学问题了?”
答案是:不完全对。
奥数主要训练的是计算技巧和手工解决应用题的能力,这些在编程中恰恰是“最不需要”的。

为什么?
1. 编程的目的之一就是让计算机做计算,我们不需要训练手工计算技巧
2. 奥数里常见的各种应用题,在信息学竞赛中几乎不会出现
3. 奥数几乎不涉及算法思维,而算法才是编程的核心
所以,编程需要的数学基础和奥数有交叉,但侧重点完全不同。
如何为编程学习打好数学基础?
给孩子选择学习资源时,要注意找那些专门为编程和信息学竞赛设计的数学内容。
好的学习材料应该:
✅ 侧重数学原理在编程中的应用
✅ 用简单易懂的方式解释概念
✅ 结合实际的编程例子
✅ 从基础开始循序渐进
最重要的是,让孩子在动手编程的过程中理解数学,而不是先学完所有数学再开始编程。
给家长的建议
如果你家孩子正在学习编程或准备参加信息学竞赛:
1. 不要过度焦虑数学——编程需要的数学和学校数学不一样
2. 注重理解原理而非计算技巧——告诉孩子“为什么”比“怎么算”更重要
3. 选择合适的学习材料——找那些专门为编程设计的数学内容
4. 鼓励实践——让孩子在实际编程中体会数学的应用
编程中的数学并不可怕,它更像是一把钥匙,帮助孩子打开算法世界的大门。当孩子理解了背后的原理,并用代码实现出来时,那种成就感是无与伦比的。
编程不只是写代码,更是理解世界的另一种语言。
数学不只是计算题,更是解决问题的思维工具。
希望每个孩子都能在编程学习中,感受到数学的逻辑之美,体会到创造和解决问题的快乐。