سرکلر بفر (رنگ بفر) کیا ہے اور آپ اسے کب استعمال کریں گے؟

Question

Accepted Answer

ایک **سرکلر بفر** ایک فکسڈ سائز کی array ہے جو ایسے سلوک کیا جاتا ہے جیسے اس کے سرے ایک رنگ میں جڑے ہوں۔ دو انڈیکسز — **head** (پڑھنا) اور **tail** (لکھنا) — آگے بڑھتے ہیں اور modulo arithmetic استعمال کرتے ہوئے گھومتے ہیں، جو O(1) FIFO queue فراہم کرتا ہے جس میں **کوئی allocation نہیں** ہے بنانے کے بعد۔

## یہ کیسے گھومتا ہے

```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)
```

## کوڈ

```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
```

| آپریشن | وقت |
|---|---|
| enqueue / dequeue | O(1) |
| space | O(n) فکسڈ |

## کب استعمال کریں

- **سٹریمنگ / آڈیو / ویڈیو بفرز** — محدود، مستقل تھرو پٹ۔
- **Producer–consumer** pipelines backpressure کے ساتھ۔
- **آخری N events کو لاگ کریں** (سب سے پرانے کو overwrite کریں)۔

## یہ کیوں اہم ہے

ایک ring buffer قابل پیش گوئی، allocation-free FIFO سلوک فراہم کرتا ہے، جو real-time اور embedded systems میں ضروری ہے جہاں dynamic allocation بہت سست یا خطرناک ہے۔

اس کا محدود سائز بھی قدرتی backpressure کا کردار ادا کرتا ہے، تیز رفتار producers کو میموری ختم کرنے سے روکتا ہے۔