Vsi računalniški programi na nek način štejejo kot majhen del naloge. Štetje sto predmetov ne traja dolgo, tudi brez računalnika. Nekateri računalniki pa bodo morda morali šteti milijardo ali več elementov. Če se štetje ne izvede učinkovito, lahko traja nekaj dni, da program zaključi poročilo, ko bi trajalo le nekaj minut. Na primer, štetje dobljenih loterijskih številk vseh loterijskih vstopnic mora vključevati ustavitev štetja vstopnic, kadar na tej vstopnici ni mogoče doseči najmanjšega števila pravilnih številk. Ko so loterijske številke na vsaki vstopnici predpostavljene, je s strategijo delitve in osvajanja lahko štetje zelo hitro. Veja matematike, imenovana kombinatorika, študentom daje teorijo, potrebno za programiranje štetja kod, ki vključujejo bližnjice, ki bodo skrajšale čas izvajanja programa.
Po končanem štetju je potrebna naloga, da naredite nekaj z dejanskim številom iz štetja. Število korakov, potrebnih za dokončanje naloge, je treba zmanjšati, da lahko računalnik pri večjem številu nalog hitreje vrne rezultat. Če je treba nalogo opraviti le 20-krat, tudi za najpočasnejši računalnik ne bo trajalo dolgo. Če pa je treba nalogo opraviti milijardo krat, lahko neučinkovit algoritem s preveč koraki traja več dni namesto ur, tudi na milijonskem računalniku. Na primer, obstaja veliko načinov za razvrščanje seznama nerazvrščenih števil od najnižjega do najvišjega, vendar nekateri algoritmi sprejmejo preveč korakov, zaradi česar bi lahko program deloval veliko dlje, kot je potrebno. Učenje matematike za algoritmi omogoča študentom, da ustvarijo učinkovite korake v svojih programih.
Težave v računalnikih so veliko večje kot samo štetje in algoritmi. Teorija avtomatov preučuje probleme, ki imajo končno ali neskončno število potencialnih izidov z različno verjetnostjo. Na primer, računalniki, ki poskušajo razumeti pomen besede z več kot eno definicijo, bi morali analizirati celoten stavek ali celo odstavek. Po končanem štetju in algoritmih v stavku ali odstavku so potrebna pravila za določitev pravilne definicije. Ustvarjanje teh pravil je del teorije avtomatov. Verjetnosti se dodelijo vsaki definiciji, odvisno od rezultatov dela algoritma za odstavek. V idealnem primeru je verjetnost le 100-odstotna in 0-odstotna, vendar so številni problemi iz resničnega sveta zapleteni brez določenega rezultata. Oblikovanje računalniškega prevajalnika, razčlenjevanje in umetna inteligenca močno uporabljajo teorijo avtomatov.