Όλα τα προγράμματα υπολογιστών κάνουν κάποια μορφή μέτρησης ως ένα μικρό μέρος μιας εργασίας. Η μέτρηση εκατό αντικειμένων δεν απαιτεί πολύ χρόνο, ακόμη και χωρίς υπολογιστή. Ωστόσο, ορισμένοι υπολογιστές μπορεί να χρειαστεί να μετρήσουν ένα δισεκατομμύριο αντικείμενα ή περισσότερα. Εάν η μέτρηση δεν γίνει αποτελεσματικά, ενδέχεται να χρειαστούν ημέρες για να ολοκληρώσει ένα πρόγραμμα μια αναφορά, όταν θα χρειαστούν μόνο λίγα λεπτά. Για παράδειγμα, οι αριθμοί λαχείων που κερδίζουν όλα τα εισιτήρια λαχειοφόρων αγορών θα πρέπει να περιλαμβάνουν τη διακοπή του αριθμού των εισιτηρίων όταν ο ελάχιστος αριθμός των σωστών αριθμών δεν μπορεί να επιτευχθεί στο συγκεκριμένο εισιτήριο. Όταν οι αριθμοί λαχειοφόρων αγορών σε κάθε εισιτήριο έχουν προεπιλεγεί, η μέτρηση μπορεί να είναι πολύ γρήγορη με μια στρατηγική διαίρεσης και κατάκτησης. Ο κλάδος των μαθηματικών που ονομάζεται συνδυαστική δίνει στους μαθητές τη θεωρία που απαιτείται για την κωδικοποίηση προγραμμάτων που περιλαμβάνουν τις συντομεύσεις που θα μειώσουν τον χρόνο εκτέλεσης του προγράμματος.
Αφού ολοκληρωθεί μια μέτρηση, απαιτείται μια εργασία για να κάνετε κάτι με τον πραγματικό αριθμό από τον αριθμό. Ο αριθμός των βημάτων που απαιτούνται για την ολοκλήρωση μιας εργασίας θα πρέπει να ελαχιστοποιηθεί, ώστε ο υπολογιστής να μπορεί να επιστρέψει ένα αποτέλεσμα γρηγορότερα για μεγάλο αριθμό εργασιών. Και πάλι, εάν μια εργασία πρέπει να γίνει μόνο 20 φορές, δεν θα χρειαστεί πολύς χρόνος ακόμη και για τον πιο αργό υπολογιστή. Ωστόσο, εάν η εργασία πρέπει να γίνει ένα δισεκατομμύριο φορές, ένας αναποτελεσματικός αλγόριθμος με πάρα πολλά βήματα θα μπορούσε να πάρει ημέρες αντί για ώρες για να ολοκληρωθεί, ακόμη και σε έναν υπολογιστή εκατομμυρίων δολαρίων. Για παράδειγμα, υπάρχουν πολλοί τρόποι ταξινόμησης μιας λίστας μη ταξινομημένων αριθμών από το χαμηλότερο στο υψηλότερο, αλλά ορισμένοι αλγόριθμοι λαμβάνουν πάρα πολλά βήματα, τα οποία θα μπορούσαν να προκαλέσουν την εκτέλεση του προγράμματος πολύ περισσότερο από ό, τι ήταν απαραίτητο. Η εκμάθηση των μαθηματικών πίσω από αλγόριθμους επιτρέπει στους μαθητές να δημιουργήσουν αποτελεσματικά βήματα στα προγράμματά τους.
Τα προβλήματα στους υπολογιστές είναι πολύ μεγαλύτερα από την απλή μέτρηση και αλγορίθμους. Η θεωρία Automata μελετά προβλήματα που έχουν έναν πεπερασμένο ή απεριόριστο αριθμό πιθανών αποτελεσμάτων διαφορετικής πιθανότητας. Για παράδειγμα, οι υπολογιστές που προσπαθούν να κατανοήσουν την έννοια της λέξης με περισσότερους από έναν ορισμούς θα πρέπει να αναλύσουν ολόκληρη την πρόταση ή ακόμα και μια παράγραφο. Αφού ολοκληρωθούν όλες οι μετρήσεις και οι αλγόριθμοι της πρότασης ή της παραγράφου, χρειάζονται κανόνες για τον καθορισμό του σωστού ορισμού. Η δημιουργία αυτών των κανόνων αποτελεί μέρος της θεωρίας των αυτομάτων. Οι πιθανότητες εκχωρούνται σε κάθε ορισμό ανάλογα με τα αποτελέσματα του τμήματος αλγορίθμου για την παράγραφο. Στην ιδανική περίπτωση, οι πιθανότητες είναι μόλις 100 τοις εκατό και 0 τοις εκατό, αλλά πολλά προβλήματα στον πραγματικό κόσμο είναι περίπλοκα χωρίς κανένα συγκεκριμένο αποτέλεσμα. Ο σχεδιασμός του μεταγλωττιστή υπολογιστών, η ανάλυση και η τεχνητή νοημοσύνη κάνουν βαριά χρήση της θεωρίας των αυτόματων.