2025年軟件工程師技術(shù)面試指南及模擬題解答一、編程題（共5題，每題20分）題目1（20分）問(wèn)題描述：實(shí)現(xiàn)一個(gè)函數(shù)，輸入一個(gè)非負(fù)整數(shù)`n`，返回所有小于或等于`n`的質(zhì)數(shù)的列表。要求不使用任何外部庫(kù)，時(shí)間復(fù)雜度盡可能低。示例：輸入：`10`輸出：`[2,3,5,7]`題目2（20分）問(wèn)題描述：給定一個(gè)字符串`s`，判斷它是否是有效的括號(hào)字符串。有效括號(hào)字符串需要滿足：1.括號(hào)類型包括`'{'`,`'[]'`,`''()``2.左括號(hào)必須與相同類型的右括號(hào)匹配3.括號(hào)必須嵌套正確示例：輸入：`"()"`輸出：`true`輸入：`"()[]{}"`輸出：`true`輸入：`"(]"`輸出：`false`題目3（20分）問(wèn)題描述：實(shí)現(xiàn)一個(gè)LRU（最近最少使用）緩存，支持以下操作：-`LRUCache(intcapacity)`：初始化緩存容量-`get(intkey)`：獲取鍵`key`對(duì)應(yīng)的值，如果不存在返回-1-`put(intkey,intvalue)`：添加或更新鍵值對(duì)，如果超出容量則刪除最久未使用的項(xiàng)要求：-時(shí)間復(fù)雜度：`get`和`put`操作均為O(1)-不使用任何現(xiàn)成緩存庫(kù)題目4（20分）問(wèn)題描述：給定一個(gè)鏈表，刪除鏈表中的重復(fù)元素，使得每個(gè)元素只出現(xiàn)一次。返回處理后的鏈表頭節(jié)點(diǎn)。示例：輸入：`1->1->2->3->3`輸出：`1->2->3`題目5（20分）問(wèn)題描述：實(shí)現(xiàn)一個(gè)二叉搜索樹(shù)（BST）的迭代前序遍歷。要求不使用遞歸，僅使用棧實(shí)現(xiàn)。示例：給定BST：4/\27/\13輸出：`[4,2,1,3,7]`二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)題（共3題，每題40分）題目6（40分）問(wèn)題描述：設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的微博系統(tǒng)，需要支持以下核心功能：1.用戶注冊(cè)與登錄（支持郵箱/手機(jī)號(hào)驗(yàn)證）2.發(fā)布微博（包含文本、圖片，支持@提及他人）3.微博流展示（顯示用戶關(guān)注者的最新微博，支持分頁(yè)）4.關(guān)注/取關(guān)功能要求：-描述系統(tǒng)架構(gòu)（組件劃分、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案）-關(guān)鍵數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)-遇到的主要技術(shù)挑戰(zhàn)及解決方案題目7（40分）問(wèn)題描述：設(shè)計(jì)一個(gè)高并發(fā)的短鏈接系統(tǒng)（如tinyURL），需要支持：1.將長(zhǎng)鏈接轉(zhuǎn)換為短鏈接2.通過(guò)短鏈接快速解析為原始長(zhǎng)鏈接3.支持高并發(fā)訪問(wèn)（百萬(wàn)級(jí)QPS）要求：-系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)-數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案選擇及原因-如何處理緩存失效和熱點(diǎn)問(wèn)題題目8（40分）問(wèn)題描述：設(shè)計(jì)一個(gè)消息推送系統(tǒng)，需要支持：1.用戶訂閱多個(gè)主題（可跨設(shè)備）2.主題發(fā)布消息后，實(shí)時(shí)推送給所有訂閱者3.支持離線消息存儲(chǔ)（用戶上線后補(bǔ)發(fā)）要求：-技術(shù)選型（消息隊(duì)列、數(shù)據(jù)庫(kù)等）-關(guān)鍵模塊設(shè)計(jì)（訂閱管理、消息分發(fā)）-如何保證消息的可靠性和順序性三、算法題（共5題，每題15分）題目9（15分）問(wèn)題描述：給定一個(gè)整數(shù)數(shù)組`nums`和一個(gè)整數(shù)`target`，返回?cái)?shù)組中和為目標(biāo)值的兩個(gè)整數(shù)的索引。你可以假設(shè)每個(gè)輸入都有且僅有一個(gè)解。示例：輸入：`nums=[2,7,11,15]`,`target=9`輸出：`[0,1]`（因?yàn)閚ums[0]+nums[1]==9）題目10（15分）問(wèn)題描述：給定一個(gè)字符串`s`，找到其中最長(zhǎng)的回文子串?？梢约僭O(shè)字符串長(zhǎng)度不超過(guò)1000。示例：輸入：`"babad"`輸出：`"bab"`或`"aba"`題目11（15分）問(wèn)題描述：給定一個(gè)非空數(shù)組`nums`，返回其中出現(xiàn)次數(shù)超過(guò)`nums.length/2`的元素。示例：輸入：`[3,2,3]`輸出：`3`題目12（15分）問(wèn)題描述：實(shí)現(xiàn)一個(gè)函數(shù)，輸入非負(fù)整數(shù)`n`，返回`n`的格雷編碼。格雷編碼是一種二進(jìn)制數(shù)字系統(tǒng)，其中兩個(gè)相鄰數(shù)字僅有一位不同。示例：輸入：`2`輸出：`["00","01","11","10"]`（對(duì)應(yīng)0,1,3,2）題目13（15分）問(wèn)題描述：給定一個(gè)鏈表，判斷鏈表是否存在環(huán)。如果存在，返回環(huán)的入口節(jié)點(diǎn)；否則返回`null`。示例：輸入：`3->2->0->-4->3`（-4指向2，形成環(huán)）輸出：節(jié)點(diǎn)`3`四、編碼實(shí)踐題（共2題，每題25分）題目14（25分）問(wèn)題描述：實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的分布式任務(wù)隊(duì)列，支持以下功能：1.添加任務(wù)（包含任務(wù)類型和參數(shù)）2.獲取并執(zhí)行任務(wù)（隨機(jī)分配給某個(gè)工作節(jié)點(diǎn)）3.查看任務(wù)執(zhí)行狀態(tài)要求：-使用Redis實(shí)現(xiàn)任務(wù)存儲(chǔ)-設(shè)計(jì)任務(wù)分配策略-代碼示例（Python/Go任選）題目15（25分）問(wèn)題描述：實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的分布式緩存系統(tǒng)，支持：1.設(shè)置緩存鍵值對(duì)（帶過(guò)期時(shí)間）2.獲取緩存值3.緩存失效處理要求：-使用Redis實(shí)現(xiàn)-處理緩存穿透和擊穿問(wèn)題-代碼示例（Java/Go任選）答案編程題答案題目1答案（20分）pythondefsieve_of_eratosthenes(n):ifn<2:return[]is_prime=[True]*(n+1)is_prime[0]=is_prime[1]=Falseforiinrange(2,int(n0.5)+1):ifis_prime[i]:forjinrange(i*i,n+1,i):is_prime[j]=Falsereturn[ifori,primeinenumerate(is_prime)ifprime]題目2答案（20分）pythondefisValid(s:str)->bool:stack=[]matching={')':'(',']':'[','}':'{'}forcharins:ifcharinmatching.values():stack.append(char)elifcharinmatching:ifnotstackorstack.pop()!=matching[char]:returnFalseelse:returnFalsereturnnotstack題目3答案（20分）pythonclassLRUCache:def__init__(self,capacity:int):self.capacity=capacityself.cache={}self.order=[]defget(self,key:int)->int:ifkeyinself.cache:self.order.remove(key)self.order.append(key)returnself.cache[key]return-1defput(self,key:int,value:int)->None:ifkeyinself.cache:self.order.remove(key)eliflen(self.cache)>=self.capacity:oldest=self.order.pop(0)delself.cache[oldest]self.cache[key]=valueself.order.append(key)題目4答案（20分）pythonclassListNode:def__init__(self,val=0,next=None):self.val=valself.next=nextdefdeleteDuplicates(head:ListNode)->ListNode:current=headwhilecurrent:whilecurrent.nextandcurrent.val==current.next.val:current.next=current.next.nextcurrent=current.nextreturnhead題目5答案（20分）pythondefpreorderTraversal(root):ifnotroot:return[]stack,output=[root],[]whilestack:node=stack.pop()output.append(node.val)ifnode.right:stack.append(node.right)ifnode.left:stack.append(node.left)returnoutput系統(tǒng)設(shè)計(jì)題答案題目6答案（40分）系統(tǒng)架構(gòu)：1.前端服務(wù)：用戶界面（登錄/注冊(cè)/發(fā)布）2.API網(wǎng)關(guān)：路由請(qǐng)求到后端服務(wù)3.用戶服務(wù)：處理用戶認(rèn)證、關(guān)注關(guān)系4.微博服務(wù)：處理微博發(fā)布、查詢5.存儲(chǔ)服務(wù)：圖片/視頻存儲(chǔ)（CDN加速）6.消息隊(duì)列：異步處理通知數(shù)據(jù)表設(shè)計(jì)：sqlCREATETABLEusers(user_idBIGINTAUTO_INCREMENTPRIMARYKEY,emailVARCHAR(255)UNIQUE,password_hashVARCHAR(255),created_atTIMESTAMPDEFAULTCURRENT_TIMESTAMP);CREATETABLErelationships(follower_idBIGINT,followee_idBIGINT,created_atTIMESTAMPDEFAULTCURRENT_TIMESTAMP,PRIMARYKEY(follower_id,followee_id),FOREIGNKEY(follower_id)REFERENCESusers(user_id),FOREIGNKEY(followee_id)REFERENCESusers(user_id));CREATETABLEtweets(tweet_idBIGINTAUTO_INCREMENTPRIMARYKEY,user_idBIGINT,contentTEXT,created_atTIMESTAMPDEFAULTCURRENT_TIMESTAMP,FOREIGNKEY(user_id)REFERENCESusers(user_id));CREATETABLEtweet_images(image_idBIGINTAUTO_INCREMENTPRIMARYKEY,tweet_idBIGINT,urlVARCHAR(255),FOREIGNKEY(tweet_id)REFERENCEStweets(tweet_id));技術(shù)挑戰(zhàn)：-高并發(fā)下的用戶關(guān)系變更需要事務(wù)保證-微博流需要高效的數(shù)據(jù)分區(qū)和緩存策略題目7答案（40分）系統(tǒng)架構(gòu)：1.接入層：負(fù)載均衡，請(qǐng)求分片2.短鏈接服務(wù)：生成/解析短鏈接3.分布式緩存：存儲(chǔ)短鏈接映射4.持久化存儲(chǔ)：關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)映射5.CDN：緩存熱點(diǎn)短鏈接數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：-使用自增ID+Base62編碼生成短鏈接-緩存熱點(diǎn)短鏈接（如t.co開(kāi)頭的）-使用布隆過(guò)濾器快速判斷鏈接是否存在技術(shù)挑戰(zhàn)：-短鏈接沖突概率控制-高并發(fā)下的URL解析性能題目8答案（40分）技術(shù)選型：-使用RabbitMQ/Kafka處理消息隊(duì)列-Redis存儲(chǔ)訂閱關(guān)系和緩存消息-MySQL持久化關(guān)鍵狀態(tài)模塊設(shè)計(jì)：1.訂閱管理：使用Redis有序集合存儲(chǔ)用戶關(guān)注的主題2.消息分發(fā)：根據(jù)主題將消息推送給訂閱者3.離線緩存：Redis過(guò)期消息自動(dòng)補(bǔ)發(fā)技術(shù)挑戰(zhàn)：-消息順序保證-處理用戶多設(shè)備同步算法題答案題目9答案（15分）pythondeftwoSum(nums,target):num_to_index={}fori,numinenumerate(nums):complement=target-numifcomplementinnum_to_index:return[num_to_index[complement],i]num_to_index[num]=i題目10答案（15分）pythondeflongestPalindrome(s:str)->str:ifnots:return""start,end=0,0foriinrange(len(s)):len1=expandAroundCenter(s,i,i)len2=expandAroundCenter(s,i,i+1)max_len=max(len1,len2)ifmax_len>end-start:start=i-(max_len-1)//2end=i+max_len//2returns[start:end+1]defexpandAroundCenter(s,left,right):whileleft>=0andright<len(s)ands[left]==s[right]:left-=1right+=1returnright-left-1題目11答案（15分）pythondefmajorityElement(nums):count=0candidate=Nonefornuminnums:ifcount==0:candidate=numcount+=(1ifnum==candidateelse-1)returncandidate題目12答案（15分）pythondefgrayCode(n):ifn==0:return["0"]prev=["0","1"]foriinrange(1,n):new=[]forbitinprev:new.append("1"+bit)forbitinreversed(prev):new.append("0"+bit)prev=newreturnprev題目13答案（15分）pythonclassSolution:defdetectCycle(self,head:ListNode)->ListNode:ifnothead:returnNoneslow,fast=head,headhas_cycle=Falsewhilefastandfast.next:slow=slow.nextfast=fast.next.nextifslow==fast:has_cycle=Truebreakifnothas_cycle:returnNone#Findcycleentranceslow=headwhileslow!=fast:slow=slow.nextfast=fast.nextreturnslow編碼實(shí)踐題答案題目14答案（25分）pythonimportredisimportuuidimportrandomclassDistributedTaskQueue:def__init__(self,redis_host='localhost',redis_port=6379):self.redis=redis.Redis(host=redis_host,port=redis_port,decode_responses=True)self.tasks_key='tasks'self.nodes_key='nodes'defadd_task(self,task_type,params):task_id=str(uuid.uuid4())self.redis.hset(self.tasks_key,task_id,json.dumps({'type':task_type,'params':params}))returntask_iddefget_task(self):tasks=self.redis.hgetall(self.tasks_key)ifnottasks:returnNone