Τι είναι ένα κυκλικό buffer (ring buffer) και πότε θα το χρησιμοποιούσατε;

Question

Accepted Answer

Ένα **κυκλικό buffer** είναι ένας πίνακας σταθερού μεγέθους που αντιμετωπίζεται σαν να συνδέονται τα άκρα του σε ένα δακτύλιο. Δύο δείκτες — **head** (ανάγνωση) και **tail** (εγγραφή) — προχωρούν και περιστρέφονται γύρω χρησιμοποιώντας αριθμητική modulo, δίνοντας μια ουρά FIFO O(1) **χωρίς καμία κατανομή** μετά τη δημιουργία.

## Πώς λειτουργεί η περιτύλιξη

```text
capacity 5, after writing A,B,C,D and reading A,B:
index:  0   1   2   3   4
      [ . ][ . ][ C ][ D ][ . ]
              head^       tail^   (tail wraps to 0 next write)
```

## Code

```python
class RingBuffer:
    def __init__(self, n):
        self.buf = [None]*n
        self.head = self.tail = self.size = 0
        self.cap = n
    def enqueue(self, x):                  # O(1)
        if self.size == self.cap: raise Exception("full")
        self.buf[self.tail] = x
        self.tail = (self.tail + 1) % self.cap   # wrap
        self.size += 1
    def dequeue(self):                     # O(1)
        x = self.buf[self.head]
        self.head = (self.head + 1) % self.cap    # wrap
        self.size -= 1
        return x
```

| Λειτουργία | Χρόνος |
|---|---|
| enqueue / dequeue | O(1) |
| space | O(n) σταθερό |

## Πότε να το χρησιμοποιείτε

- **Buffers ροής / ήχου / βίντεο** — περιορισμένα, σταθερή διαμετακόμιση.
- **Αγωγοί παραγωγού–καταναλωτή** με backpressure.
- **Καταγραφή των τελευταίων N συμβάντων** (αντικατάσταση του παλιότερου).

## Γιατί είναι σημαντικό

Ένα ring buffer παρέχει προβλέψιμη, χωρίς κατανομή συμπεριφορά FIFO, η οποία είναι απαραίτητη σε συστήματα πραγματικού χρόνου και ενσωματωμένα συστήματα όπου η δυναμική κατανομή είναι πολύ αργή ή επικίνδυνη.

Το περιορισμένο μέγεθός του λειτουργεί επίσης ως φυσική backpressure, αποτρέποντας τους γρήγορους παραγωγούς από την εξάντληση της μνήμης.