Mikä on pyöreä puskuri (ring buffer) ja milloin käyttäisit sitä?

Question

Accepted Answer

**Pyöreä puskuri** on kiinteän kokoinen taulukko, jota käsitellään ikään kuin sen päät olisivat liitetty renkaaksi. Kaksi indeksiä — **head** (lukeminen) ja **tail** (kirjoitus) — etenevät ja kiertyivät modulo-aritmetiikan avulla, mikä antaa O(1) FIFO-jonon **ilman allokaatiota** luonnin jälkeen.

## Kuinka kääritys toimii

```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
```

| Operaatio | Aika |
|---|---|
| enqueue / dequeue | O(1) |
| space | O(n) kiinteä |

## Milloin käyttää

- **Streaming / ääni / videopuskurit** — rajoitettu, vakaa läpäisykyky.
- **Tuottaja–kuluttaja** putkistot backpressure-järjestelmillä.
- **Viimeisten N tapahtumien kirjaaminen** (vanhimman ylikirjoitus).

## Miksi se on tärkeää

Renkainen puskuri tarjoaa ennustettavan, allokaatiottoman FIFO-käyttäytymisen, joka on välttämätöntä reaaliaikaisissa ja sulautetuissa järjestelmissä, joissa dynaaminen allokaatio on liian hidasta tai riskialtista.

Sen rajoitettu koko toimii myös luonnollisena backpressure-mekanismina, joka estää nopeat tuottajat kuluttamasta muistia.