Оптимиза́ция програ́мм, преобразование программ для ЭВМ, направленное на улучшение их рабочих характеристик, чаще всего времени выполнения, реже – объёма, энергии, потребной для выполнения.

Од­но из тре­бо­ва­ний, предъ­яв­ляе­мых к оптимизации программ, – её кор­рект­ность: пре­об­ра­зо­ван­ная про­грам­ма долж­на быть эк­ви­ва­лент­на ис­ход­ной по сво­им ре­зуль­та­там. Дру­гое тре­бо­ва­ние со­сто­ит в том, что­бы оптимизация программы име­ла при­ем­ле­мую ал­го­рит­мическую слож­ность при реа­ли­за­ции на ЭВМ. В статических компиляторах при оптимизации отдельных процедур или всей программы обычно выбирают алгоритмы линейной сложности относительно размера программы, а для алгоритмов большей сложности ограничивают размеры участков программы, которые подвергаются оптимизации. При динамической компиляции сложность алгоритмов оптимизации балансируют с выигрышем, получаемым от оптимизации, поэтому алгоритмы большой сложности применяют только к участкам программы, выполнение которых занимает значительную долю времени.

По сте­пе­ни за­ви­си­мо­сти оп­ти­ми­за­ции от осо­бен­но­стей ЭВМ оптимизацию программ де­лят на ма­шин­но-за­ви­си­мую и ма­шин­но-ори­ен­ти­рован­ную. По раз­ме­ру оп­ти­ми­зи­руе­мо­го уча­ст­ка про­грам­мы раз­ли­ча­ют ло­каль­ные (в пределах базового блока), гло­баль­ные (в пределах процедуры), межпроцедурные и межмодульные оп­ти­ми­за­ции (всей программы целиком). В ходе выполнения оптимизации программ часто сначала определяют потенциальные оптимизационные преобразования с учётом их корректности и выгодности с использованием методов анализа программ, а далее выполняют сами преобразования.

Часто применяющимися оптимизациями яв­ля­ют­ся сле­дую­щие: умень­ше­ние час­тот вы­пол­не­ния фраг­мен­тов про­грам­мы («чи­ст­ка» цик­лов, зон и ре­кур­сив­ных об­лас­тей); эко­но­мия из­бы­точ­ных и об­щих вы­ра­же­ний; «чи­ст­ка» про­грам­мы за счёт уда­ле­ния не­дос­туп­ных, не­ис­поль­зуе­мых или не влияю­щих на ре­зуль­тат фраг­мен­тов про­грам­мы; раскрутка, изменение пространства итераций и другие преобразования циклов для выявления параллелизма программы и улучшения локальности данных; встраивание одних процедур программы в другие для уменьшения стоимости вызовов процедур и увеличения области глобальных оптимизаций; преобразование косвенных вызовов процедур в прямые (девиртуализация) и др.

Отдельным видом оптимизации программ является оптимизация с учётом профиля программы, при которой сначала программа запускается на репрезентативном наборе входных данных для определения наиболее часто и долго выполняющихся её участков, а затем осуществляется компиляция программы, при которой оптимизации найденных участков отдаётся приоритет, в том числе за счёт меньшей оптимизации остальных участков. В последнее время разрабатываются подходы, в которых оптимизации с учётом профиля программы подвергается вся программа целиком в двоичном виде, прежде всего для переупорядочивания участков двоичного кода с целью максимального увеличения локальности.