Ce este un circular buffer (ring buffer) și când l-ai folosi?

Question

Accepted Answer

Un **circular buffer** este un array de dimensiune fixă tratat ca și cum capetele sale ar fi unite într-un inel. Doi indecși — **head** (citire) și **tail** (scriere) — avansează și se înfășoară folosind aritmetica modulo, oferind o coadă FIFO O(1) **fără alocare** după creare.

## Cum funcționează înfășurarea

```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)
```

## Cod

```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
```

| Operație | Timp |
|---|---|
| enqueue / dequeue | O(1) |
| spațiu | O(n) fix |

## Când să folosești

- **Buffere de streaming / audio / video** — limitate, debit constant.
- **Pipeline-uri producător–consumator** cu backpressure.
- **Înregistrarea ultimelor N evenimente** (suprascrie cel mai vechi).

## De ce este important

Un buffer de inel oferă comportament FIFO previzibil și fără alocare, care este esențial în sistemele în timp real și embedded unde alocarea dinamică este prea lentă sau riscantă.

Dimensiunea sa limitată acționează, de asemenea, ca backpressure natural, împiedicând producătorii rapizi să epuizeze memoria.