动态内存分配与链表：理解与应用

本文主要介绍了链表这一重要的数据结构，以及动态内存分配在C语言中的应用。 链表是一种数据结构，与数组不同，它不是在内存中连续存储数据，而是通过节点之间的引用（指针）连接各个元素。链表允许在程序运行时动态地增加或减少元素，因此它的大小不是固定的。链表由头指针（头结点）开始，每个节点包含数据和指向下一个节点的指针。在示例中，A、B、C和D代表链表中的节点，它们的数据和指向下一节点的指针如图所示。 链表的创建方法是通过动态内存分配来实现的，这解决了数组预设大小可能导致的内存浪费或下标越界的问题。动态内存分配允许在程序执行时根据需要分配和释放内存，不同于静态内存分配，后者在编译时就确定了内存大小。C语言中，动态内存分配主要依赖于库函数，如`malloc`、`calloc`、`realloc`和`free`，它们位于`<stdlib.h>`头文件中。 `malloc`函数用于分配指定大小的内存，接收一个参数，即需要分配的字节数。例如，如果要分配一个结构体`struct node`类型的内存，可以使用`malloc(sizeof(struct node))`。返回的是一个`void`指针，可以转换为所需类型的指针以访问分配的内存。如果内存分配失败，`malloc`将返回`NULL`。 在提供的代码片段中，`main`函数演示了如何使用`scanf`读取用户输入的整数`i`，然后利用`malloc`为`i`个整数分配内存。数组`array`初始化为`NULL`，之后通过`malloc`分配`i`乘以`sizeof(int)`大小的内存。这样，`array`现在可以作为一个动态大小的整数数组使用，其大小根据用户输入决定。 链表作为一种灵活的数据结构，能够有效地处理动态变化的数据集合，而动态内存分配则提供了在运行时管理内存的能力，两者结合使得C语言能够实现高效且内存利用率高的数据处理。了解和熟练掌握链表和动态内存分配对于C语言编程至关重要，特别是在处理大规模或未知大小的数据集时。