2025年高級軟件工程師面試指南與模擬題集合一、編程題（共5題，每題10分）題目1：字符串反轉(zhuǎn)題目描述：實現(xiàn)一個函數(shù)，輸入一個字符串，輸出該字符串的反轉(zhuǎn)版本。例如，輸入`"hello"`，輸出`"olleh"`。要求：1.不使用現(xiàn)成的字符串反轉(zhuǎn)函數(shù)。2.考慮空字符串和特殊字符的處理。pythondefreverse_string(s:str)->str:#請在此處實現(xiàn)代碼pass題目2：最長子串無重復(fù)字符題目描述：給定一個字符串，找到其中最長的子串，該子串中沒有重復(fù)的字符。例如，輸入`"abcabcbb"`，輸出`"abc"`（長度為3）。要求：1.時間復(fù)雜度不超過O(n)。2.提供清晰的算法思路。pythondeflength_of_longest_substring(s:str)->int:#請在此處實現(xiàn)代碼pass題目3：二叉樹深度優(yōu)先遍歷題目描述：實現(xiàn)二叉樹的深度優(yōu)先遍歷（前序、中序、后序）。給定一個二叉樹節(jié)點定義：pythonclassTreeNode:def__init__(self,val=0,left=None,right=None):self.val=valself.left=leftself.right=right要求：1.分別實現(xiàn)前序、中序、后序遍歷的遞歸和非遞歸版本。2.提供清晰的調(diào)用示例。python#請在此處實現(xiàn)前序、中序、后序遍歷的遞歸和非遞歸版本題目4：動態(tài)規(guī)劃-最長遞增子序列題目描述：給定一個整數(shù)數(shù)組，找到其中最長的遞增子序列的長度。例如，輸入`[10,9,2,5,3,7,101,18]`，輸出`4`（子序列為`[2,5,7,101]`）。要求：1.時間復(fù)雜度不超過O(n2)。2.優(yōu)化為O(nlogn)的解法。pythondeflength_of_lis(nums:List[int])->int:#請在此處實現(xiàn)代碼pass題目5：多線程同步-生產(chǎn)者消費者題目描述：實現(xiàn)一個生產(chǎn)者消費者問題，使用多線程和同步機制（如鎖）。生產(chǎn)者每秒生產(chǎn)一個產(chǎn)品，消費者消費一個產(chǎn)品后等待1秒。要求：1.使用Python的`threading`模塊。2.保證數(shù)據(jù)的一致性。pythonimportthreadingimporttime#請在此處實現(xiàn)生產(chǎn)者消費者代碼二、系統(tǒng)設(shè)計題（共3題，每題15分）題目1：設(shè)計短鏈接系統(tǒng)題目描述：設(shè)計一個短鏈接系統(tǒng)（如tinyURL）。用戶輸入長鏈接，系統(tǒng)返回短鏈接；通過短鏈接可以解析回原始長鏈接。要求：1.說明核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。2.考慮高并發(fā)和分布式場景。3.提供主要API接口設(shè)計。題目2：設(shè)計微博系統(tǒng)核心功能題目描述：設(shè)計一個微博系統(tǒng)的核心功能，包括用戶關(guān)注/取消關(guān)注、發(fā)布/刪除微博、實時獲取關(guān)注者動態(tài)。要求：1.說明系統(tǒng)架構(gòu)（微服務(wù)或單體）。2.關(guān)鍵模塊（數(shù)據(jù)庫、緩存、消息隊列）的選擇和設(shè)計。3.考慮高可用和擴展性。題目3：設(shè)計實時推薦系統(tǒng)題目描述：設(shè)計一個實時推薦系統(tǒng)，用戶訪問時快速返回個性化推薦內(nèi)容（如商品、新聞）。要求：1.說明推薦算法的選擇（協(xié)同過濾、內(nèi)容推薦等）。2.系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，包括數(shù)據(jù)流和關(guān)鍵組件。3.考慮實時性和離線計算的結(jié)合。三、算法題（共5題，每題10分）題目1：滑動窗口最大值題目描述：給定一個數(shù)組和一個窗口大小k，返回每個窗口的最大值。例如，輸入`[1,3,-1,-3,5,3,6,7]`，k=3，輸出`[3,3,5,5,6,7]`。要求：1.時間復(fù)雜度O(n)。2.使用雙端隊列實現(xiàn)。pythondefmaxSlidingWindow(nums,k):#請在此處實現(xiàn)代碼pass題目2：合并K個排序鏈表題目描述：合并k個排序鏈表，返回合并后的頭節(jié)點。例如，輸入`[1->4->5,1->3->4,2->6]`，輸出`1->1->2->3->4->4->5->6`。要求：1.使用優(yōu)先隊列（堆）實現(xiàn)。2.時間復(fù)雜度O(nlogk)。pythonclassListNode:def__init__(self,val=0,next=None):self.val=valself.next=nextdefmergeKLists(lists):#請在此處實現(xiàn)代碼pass題目3：N皇后問題題目描述：給定一個棋盤大小n，輸出所有有效的N皇后擺法。例如，n=4時，有2種擺法。要求：1.使用回溯算法。2.優(yōu)化重復(fù)計算。pythondefsolveNQueens(n):#請在此處實現(xiàn)代碼pass題目4：單詞搜索II題目描述：給定一個網(wǎng)格和一個單詞列表，判斷單詞是否存在于網(wǎng)格中?？梢陨舷伦笥乙苿?，單詞可以重疊。例如：grid=[['o','a','a','n'],['e','t','a','e'],['i','h','k','r'],['i','f','l','v']]words=["oath","pea","eat","rain"]輸出`["oath","eat"]`。要求：1.使用前綴樹優(yōu)化搜索。2.避免重復(fù)遍歷。pythonclassTrieNode:def__init__(self):self.children={}self.is_word=FalseclassTrie:def__init__(self):self.root=TrieNode()#請在此處實現(xiàn)Trie的插入和搜索方法deffindWords(board,words):#請在此處實現(xiàn)代碼pass題目5：格雷編碼題目描述：實現(xiàn)格雷編碼的生成和解析。n位格雷碼共有2^n種狀態(tài)，相鄰編碼只有一位不同。例如，n=2時，編碼為`["00","01","11","10"]`。要求：1.生成格雷編碼的遞歸和非遞歸方法。2.解析格雷編碼回二進制。pythondefgrayCode(n):#請在此處實現(xiàn)代碼passdefdecodeGray(code):#請在此處實現(xiàn)代碼pass四、數(shù)據(jù)庫題（共3題，每題10分）題目1：SQL查詢優(yōu)化題目描述：給定以下表結(jié)構(gòu)，編寫SQL查詢：sqlCREATETABLEOrders(OrderIDINT,CustomerIDINT,OrderDateDATE,TotalAmountDECIMAL(10,2));CREATETABLECustomers(CustomerIDINT,NameVARCHAR(100),CityVARCHAR(50));查詢2023年每個城市的客戶訂單總數(shù)和總金額。要求：1.優(yōu)化查詢性能。2.考慮索引設(shè)計。sql--請在此處編寫SQL查詢題目2：數(shù)據(jù)庫事務(wù)題目描述：解釋數(shù)據(jù)庫事務(wù)的ACID特性，并設(shè)計一個銀行轉(zhuǎn)賬場景的事務(wù)流程。要求：1.說明每個特性的具體含義。2.分析可能出現(xiàn)的問題（如死鎖）。題目3：數(shù)據(jù)庫設(shè)計題目描述：設(shè)計一個電商平臺的訂單表，包含以下需求：1.支持訂單分期付款。2.訂單狀態(tài)可追蹤（待支付、已支付、已發(fā)貨、已完成、已取消）。3.每個訂單可以關(guān)聯(lián)多個收貨地址。要求：1.E-R圖設(shè)計。2.主外鍵關(guān)系說明。五、開放題（共2題，每題15分）題目1：分布式系統(tǒng)CAP理論題目描述：解釋分布式系統(tǒng)的CAP理論，并說明常見的解決方案（如BASE理論）。要求：1.清晰闡述CAP的三個要素。2.結(jié)合實際場景說明權(quán)衡取舍。題目2：軟件架構(gòu)演進題目描述：一個單體應(yīng)用隨著業(yè)務(wù)增長，需要重構(gòu)為微服務(wù)架構(gòu)。說明：1.關(guān)鍵重構(gòu)步驟。2.避免的陷阱。3.服務(wù)拆分策略。答案部分編程題答案題目1：字符串反轉(zhuǎn)pythondefreverse_string(s:str)->str:returns[::-1]題目2：最長子串無重復(fù)字符pythondeflength_of_longest_substring(s:str)->int:char_map={}left=0max_len=0forright,charinenumerate(s):ifcharinchar_mapandchar_map[char]>=left:left=char_map[char]+1char_map[char]=rightmax_len=max(max_len,right-left+1)returnmax_len題目3：二叉樹深度優(yōu)先遍歷pythonclassTreeNode:def__init__(self,val=0,left=None,right=None):self.val=valself.left=leftself.right=right#前序遍歷（遞歸）defpreorder_recursive(root):ifnotroot:return[]return[root.val]+preorder_recursive(root.left)+preorder_recursive(root.right)#前序遍歷（非遞歸）defpreorder_iterative(root):ifnotroot:return[]stack,result=[root],[]whilestack:node=stack.pop()result.append(node.val)ifnode.right:stack.append(node.right)ifnode.left:stack.append(node.left)returnresult#中序遍歷（遞歸）definorder_recursive(root):ifnotroot:return[]returninorder_recursive(root.left)+[root.val]+inorder_recursive(root.right)#中序遍歷（非遞歸）definorder_iterative(root):stack,result,node=[],[],rootwhilestackornode:whilenode:stack.append(node)node=node.leftnode=stack.pop()result.append(node.val)node=node.rightreturnresult#后序遍歷（遞歸）defpostorder_recursive(root):ifnotroot:return[]returnpostorder_recursive(root.left)+postorder_recursive(root.right)+[root.val]#后序遍歷（非遞歸）defpostorder_iterative(root):ifnotroot:return[]stack1,stack2,result=[root],[],[]whilestack1:node=stack1.pop()result.append(node.val)ifnode.left:stack1.append(node.left)ifnode.right:stack1.append(node.right)whileresult:node=result.pop()stack2.append(node.val)returnstack2題目4：動態(tài)規(guī)劃-最長遞增子序列pythondeflength_of_lis(nums):ifnotnums:return0dp=[1]*len(nums)foriinrange(1,len(nums)):forjinrange(i):ifnums[i]>nums[j]:dp[i]=max(dp[i],dp[j]+1)returnmax(dp)pythondeflength_of_lis_optimized(nums):importbisectdp=[]fornuminnums:idx=bisect.bisect_left(dp,num)ifidx==len(dp):dp.append(num)else:dp[idx]=numreturnlen(dp)題目5：多線程同步-生產(chǎn)者消費者pythonimportthreadingimporttimeclassProducerConsumer:def__init__(self):self.lock=threading.Lock()self.not_empty=threading.Condition(self.lock)self.not_full=threading.Condition(self.lock)self.queue=[]self.capacity=10defproduce(self):whileTrue:withself.not_full:whilelen(self.queue)>=self.capacity:self.not_full.wait()self.queue.append('product')print(f'Produced:{self.queue}')self.not_empty.notify()time.sleep(1)defconsume(self):whileTrue:withself.not_empty:whilenotself.queue:self.not_empty.wait()product=self.queue.pop(0)print(f'Consumed:{product}')self.not_full.notify()time.sleep(1)producer_consumer=ProducerConsumer()p_thread=threading.Thread(target=producer_duce)c_thread=threading.Thread(target=producer_consumer.consume)p_thread.start()c_thread.start()系統(tǒng)設(shè)計題答案（部分）題目1：設(shè)計短鏈接系統(tǒng)核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：1.哈希表（Redis）存儲短鏈接和長鏈接的映射。2.基58編碼生成短鏈接（a-z,A-Z,0-9共62個字符）。算法：1.隨機生成62進制ID。2.查詢哈希表確認唯一性。高并發(fā)處理：-使用Redis集群。-請求限流。API設(shè)計：plaintextPOST/api/shorten{"url":""}->{"short_url":"/abc123"}GET/api//abc123->Redirectto題目2：設(shè)計微博系統(tǒng)核心功能系統(tǒng)架構(gòu)：-用戶服務(wù)（MySQL+Redis）：注冊登錄、關(guān)注關(guān)系。-微博服務(wù)（MySQL+Redis）：發(fā)布刪除、實時獲取。-消息隊列（Kafka）：異步處理。關(guān)鍵模塊設(shè)計：-數(shù)據(jù)庫：用戶表、微博表（帶索引的全文搜索）。-緩存：Redis存儲熱點用戶和微博。高可用擴展：-負載均衡（Nginx）。-分庫分表。算法題答案（部分）題目1：滑動窗口最大值pythondefmaxSlidingWindow(nums,k):fromcollectionsimportdequeq=deque()result=[]foriinrange(len(nums)):whileqandnums[i]>nums[q[-1]]:q.pop()q.append(i)ifi-q[0]>=k:q.popleft()ifi>=k-1:result.append(nums[q[0]])returnresult題目2：合并K個排序鏈表pythonimportheapqclassListNode:def__init__(self,val=0,next=None):self.val=valself.next=nextdefmergeKLists(lists):heap=[]fori,headinenumerate(lists):ifhead:heapq.heappush(heap,(head.val,i,head))dummy=ListNode()current=dummywhileheap:_,i,node=heapq.heappop(heap)current.next=nodecurrent=current.nextifnode.next:heapq.heappush(heap,(node.next.val,i,node.next))returndummy.next數(shù)據(jù)庫題答案（部分）題目1：SQL查詢優(yōu)化sqlSELECTCity,COUNT(*)ASOrderCount,SUM(TotalAmount)ASTotalAmountFROMOrdersoJOINCustomerscONo.CustomerID=c.CustomerIDWHEREYEAR(OrderDate)=2023GROUPBYCity;索引設(shè)計：sqlCREATEINDEXidx_orderdateONOrders(OrderDate);CREATEINDEXidx_customeridONOrders(CustomerID);開放題答案（部分）題目1：分布式系統(tǒng)CAP理論CAP理論：-一致性（Consistency）：所有節(jié)點在同一時間具有相同數(shù)據(jù)。-可用性（Availabili