2025年程序員高級面試預測題一、編程題（共5題，每題20分）題目1：字符串處理問題描述：給定一個字符串`s`，其中包含多個單詞，單詞之間由單個空格分隔。現(xiàn)要求將字符串中的所有單詞順序反轉(zhuǎn)，但每個單詞內(nèi)部的字符順序保持不變。例如：輸入："helloworld"輸出："worldhello"請實現(xiàn)該功能，要求時間復雜度為O(n)，空間復雜度為O(n)。pythondefreverse_words(s:str)->str:pass#請在此處實現(xiàn)代碼題目2：二叉樹遍歷問題描述：給定一個二叉樹，請實現(xiàn)前序遍歷、中序遍歷和后序遍歷的遞歸和非遞歸版本。二叉樹節(jié)點的定義如下：pythonclassTreeNode:def__init__(self,val=0,left=None,right=None):self.val=valself.left=leftself.right=right要求：1.實現(xiàn)前序遍歷的遞歸和非遞歸版本2.實現(xiàn)中序遍歷的遞歸和非遞歸版本3.實現(xiàn)后序遍歷的遞歸和非遞歸版本題目3：動態(tài)規(guī)劃問題描述：給定一個整數(shù)數(shù)組`nums`，其中包含正數(shù)和負數(shù)。請找到數(shù)組中和為特定值`target`的子數(shù)組的長度，要求時間復雜度為O(n)。例如：輸入：nums=[1,-2,3,5,-1,2],target=3輸出：4#解釋：子數(shù)組[1,-2,3,5]的和為3請實現(xiàn)該功能。題目4：鏈表操作問題描述：給定一個鏈表，請實現(xiàn)以下功能：1.判斷鏈表是否存在環(huán)2.如果存在環(huán)，請找到環(huán)的入口節(jié)點3.如果不存在環(huán)，請返回None鏈表節(jié)點的定義如下：pythonclassListNode:def__init__(self,val=0,next=None):self.val=valself.next=next題目5：并發(fā)編程問題描述：請使用Python的`threading`模塊實現(xiàn)一個生產(chǎn)者-消費者模型，其中：1.生產(chǎn)者每秒產(chǎn)生一個隨機數(shù)字（0-100）2.消費者從隊列中獲取數(shù)字并打印3.需要保證隊列的線程安全請實現(xiàn)該功能，并展示至少5次生產(chǎn)者和消費者的交互。二、系統(tǒng)設(shè)計題（共2題，每題40分）題目1：短鏈接系統(tǒng)設(shè)計問題描述：設(shè)計一個短鏈接系統(tǒng)，要求：1.用戶輸入長鏈接，系統(tǒng)返回短鏈接2.點擊短鏈接后，系統(tǒng)應能解析并重定向到原始長鏈接3.支持高并發(fā)訪問4.系統(tǒng)應具備一定的可擴展性請說明：1.系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計2.數(shù)據(jù)庫設(shè)計3.關(guān)鍵技術(shù)選型及理由4.如何保證系統(tǒng)的高可用性和高性能題目2：實時消息推送系統(tǒng)設(shè)計問題描述：設(shè)計一個實時消息推送系統(tǒng)，要求：1.支持百萬級用戶2.消息推送延遲控制在100ms以內(nèi)3.支持按用戶標簽、群組等多維度推送4.系統(tǒng)應具備容災能力請說明：1.系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計2.關(guān)鍵技術(shù)選型及理由3.如何保證消息的可靠性和一致性4.如何處理系統(tǒng)擴容問題三、數(shù)據(jù)庫題（共3題，每題20分）題目1：SQL查詢優(yōu)化問題描述：給定以下數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)：sqlCREATETABLEorders(idINTPRIMARYKEY,user_idINT,product_idINT,order_timeDATETIME,amountDECIMAL(10,2));CREATETABLEusers(idINTPRIMARYKEY,usernameVARCHAR(50),registration_dateDATE);CREATETABLEproducts(idINTPRIMARYKEY,nameVARCHAR(100),categoryVARCHAR(50));請編寫SQL查詢：1.查詢每個用戶的總消費金額，按消費金額降序排列2.查詢2023年每個月的訂單數(shù)量及平均金額3.查詢同時購買了"手機"和"耳機"的用戶列表要求：1.優(yōu)化查詢性能2.說明優(yōu)化思路題目2：數(shù)據(jù)庫事務問題描述：考慮以下數(shù)據(jù)庫操作序列：1.用戶A購買商品X2.用戶B購買商品Y3.用戶A取消購買商品X請說明：1.如何使用事務保證數(shù)據(jù)的一致性2.事務的ACID特性如何體現(xiàn)3.如果系統(tǒng)出現(xiàn)故障，如何保證事務的完整性題目3：數(shù)據(jù)庫索引問題描述：針對以下查詢：sqlSELECT*FROMordersWHEREuser_id=100ANDorder_timeBETWEEN'2023-01-01'AND'2023-01-31'請說明：1.如何設(shè)計索引以提高查詢性能2.索引的類型選擇（B-Tree、哈希等）3.索引優(yōu)化的注意事項四、算法題（共2題，每題30分）題目1：圖算法問題描述：給定一個無向圖，請實現(xiàn)：1.深度優(yōu)先搜索（DFS）2.廣度優(yōu)先搜索（BFS）3.尋找圖中的最小生成樹（使用Prim算法）圖可以用鄰接表表示，例如：pythongraph={1:[2,3],2:[1,4],3:[1],4:[2]}題目2：貪心算法問題描述：給定一系列活動，每個活動有開始時間和結(jié)束時間。請設(shè)計一個算法，選擇盡可能多的不重疊的活動?；顒颖硎緸榱斜恚簆ythonactivities=[(1,4),(3,5),(0,6),(5,7),(3,8),(5,9)]請說明：1.算法思路2.時間復雜度分析3.實現(xiàn)代碼五、開放題（共1題，40分）題目1：分布式系統(tǒng)設(shè)計問題描述：設(shè)計一個分布式計數(shù)器系統(tǒng)，要求：1.支持高并發(fā)訪問2.計數(shù)器值實時同步3.具備故障容災能力4.支持分布式鎖機制請說明：1.系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計2.關(guān)鍵技術(shù)選型及理由3.如何保證計數(shù)器的一致性4.如何處理分布式環(huán)境下的數(shù)據(jù)一致性問題答案編程題答案題目1：字符串處理pythondefreverse_words(s:str)->str:#去除多余空格，分割單詞，反轉(zhuǎn)單詞順序words=s.strip().split()return''.join(words[::-1])題目2：二叉樹遍歷前序遍歷（遞歸）:pythondefpreorder_recursive(root):ifnotroot:return[]return[root.val]+preorder_recursive(root.left)+preorder_recursive(root.right)前序遍歷（非遞歸）:pythondefpreorder_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）:pythondefinorder_recursive(root):ifnotroot:return[]returninorder_recursive(root.left)+[root.val]+inorder_recursive(root.right)中序遍歷（非遞歸）:pythondefinorder_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）:pythondefpostorder_recursive(root):ifnotroot:return[]returnpostorder_recursive(root.left)+postorder_recursive(root.right)+[root.val]后序遍歷（非遞歸）:pythondefpostorder_iterative(root):ifnotroot:return[]stack1,stack2,result=[root],[],[]whilestack1:node=stack1.pop()stack2.append(node)ifnode.left:stack1.append(node.left)ifnode.right:stack1.append(node.right)whilestack2:node=stack2.pop()result.append(node.val)returnresult題目3：動態(tài)規(guī)劃pythondefmin_subarray_len(nums,target):n=len(nums)min_len=float('inf')left=0current_sum=0forrightinrange(n):current_sum+=nums[right]whilecurrent_sum>=target:min_len=min(min_len,right-left+1)current_sum-=nums[left]left+=1returnmin_lenifmin_len!=float('inf')else0題目4：鏈表操作判斷環(huán)：pythondefhas_cycle(head):slow,fast=head,headwhilefastandfast.next:slow=slow.nextfast=fast.next.nextifslow==fast:returnTruereturnFalse找到環(huán)入口：pythondefdetect_cycle(head):ifnotheadornothead.next:returnNoneslow,fast=head,headwhilefastandfast.next:slow=slow.nextfast=fast.next.nextifslow==fast:#重置慢指針到頭節(jié)點slow=headwhileslow!=fast:slow=slow.nextfast=fast.nextreturnslow#環(huán)入口returnNone題目5：并發(fā)編程pythonimportthreadingimporttimeimportrandomclassProducerConsumer:def__init__(self):self.queue=[]self.lock=threading.Lock()self.not_empty=threading.Condition(self.lock)self.not_full=threading.Condition(self.lock)defproduce(self):whileTrue:withself.not_full:iflen(self.queue)>=10:self.not_full.wait()num=random.randint(0,100)self.queue.append(num)print(f"生產(chǎn)者:{num}")self.not_empty.notify()time.sleep(1)defconsume(self):whileTrue:withself.not_empty:ifnotself.queue:self.not_empty.wait()num=self.queue.pop(0)print(f"消費者:{num}")self.not_full.notify()time.sleep(0.5)使用示例：pythonproducer=ProducerConsumer()p_thread=threading.Thread(target=duce)c_thread=threading.Thread(target=producer.consume)p_thread.start()c_thread.start()p_thread.join()c_thread.join()系統(tǒng)設(shè)計題答案題目1：短鏈接系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計：1.前端服務：接收用戶請求，處理URL重定向2.后端服務：處理URL生成和解析3.數(shù)據(jù)庫：存儲長鏈接和短鏈接映射關(guān)系4.緩存：提高短鏈接解析速度數(shù)據(jù)庫設(shè)計：sqlCREATETABLEshort_links(idBIGINTAUTO_INCREMENTPRIMARYKEY,long_urlVARCHAR(2048)NOTNULL,short_codeVARCHAR(10)NOTNULLUNIQUE,created_atTIMESTAMPDEFAULTCURRENT_TIMESTAMP);關(guān)鍵技術(shù)選型及理由：1.前端服務：Nginx（反向代理）2.后端服務：Python+FastAPI3.數(shù)據(jù)庫：Redis（緩存）+MySQL（持久化）4.短鏈接生成算法：Base62編碼高可用性和高性能：1.使用Redis緩存熱點短鏈接2.數(shù)據(jù)庫讀寫分離3.負載均衡部署后端服務4.短鏈接生成使用Base62編碼減少長度題目2：實時消息推送系統(tǒng)設(shè)計系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計：1.消息生產(chǎn)者：接收和存儲消息2.消息調(diào)度器：根據(jù)規(guī)則分發(fā)消息3.消息隊列：存儲待推送消息4.消息消費者：向用戶推送消息5.緩存：存儲用戶狀態(tài)和消息推送記錄關(guān)鍵技術(shù)選型及理由：1.消息隊列：Kafka（高吞吐量）2.消息存儲：RabbitMQ（可靠傳輸）3.消息推送：WebSocket+ServiceWorker4.用戶管理：Redis+MongoDB消息可靠性和一致性：1.消息確認機制2.消息重試策略3.消息去重4.分布式鎖保證消息處理順序系統(tǒng)擴容：1.水平擴展消息隊列2.負載均衡分發(fā)消息3.消息分片處理4.彈性伸縮消費者實例數(shù)據(jù)庫題答案題目1：SQL查詢優(yōu)化查詢1：sqlSELECTuser_id,SUM(amount)AStotal_amountFROMordersGROUPBYuser_idORDERBYtotal_amountDESC;優(yōu)化思路：1.為`user_id`添加索引2.使用聚合函數(shù)和GROUPBY優(yōu)化查詢2：sqlSELECTMONTH(order_time)ASmonth,COUNT(*)ASorder_count,AVG(amount)ASavg_amountFROMordersWHEREYEAR(order_time)=2023GROUPBYMONTH(order_time);優(yōu)化思路：1.為`order_time`添加索引2.使用MONTH和YEAR函數(shù)分離年月查詢3：sqlSELECTDISTINCTu.idFROMusersuJOINorderso1ONu.id=o1.user_idANDduct_idIN(SELECTidFROMproductsWHEREname='手機')JOINorderso2ONu.id=o2.user_idANDduct_idIN(SELECTidFROMproductsWHEREname='耳機');優(yōu)化思路：1.為`product_id`和`user_id`添加索引2.使用子查詢優(yōu)化產(chǎn)品名稱匹配題目2：數(shù)據(jù)庫事務事務ACID特性：1.原子性：使用`BEGINTRANSACTION`和`COMMIT`保證所有操作一起成功或失敗2.一致性：通過約束和觸發(fā)器保證數(shù)據(jù)一致性3.隔離性：使用事務隔離級別（如REPEATABLEREAD）4.持久性：使用WAL日志保證事務提交后不會丟失事務完整性：1.使用外鍵約束2.使用觸發(fā)器檢查業(yè)務規(guī)則3.使用事務日志恢復機制題目3：數(shù)據(jù)庫索引索引設(shè)計：sqlCREATEINDEXidx_user_timeONorders(user_id,order_time);索引類型選擇：1.B-Tree索引：適用于范圍查詢和排序2.組合索引：先按`user_id`過濾，再按`order_time`查找索引優(yōu)化注意事項：1.避免過度索引2.索引字段選擇：選擇選擇性高的字段3.索引維護：定期重建索引算法題答案題目1：圖算法深度優(yōu)先搜索（DFS）：pythondefdfs(graph,start,visited=None):ifvisitedisNone:visited=set()visited.add(start)print(start,end='')forneighboringraph[start]:ifneighbornotinvisited:dfs(graph,neighbor,visited)廣度優(yōu)先搜索（BFS）：pythonfromcollectionsimportdequedefbfs(graph,start):visited=set()queue=deque([start])whilequeue:node=queue.popleft()ifnodenotinvisited:print(node,end='')visited.add(node)forneighboringraph[node]:ifneighbornotinvisited:queue.append(neighbor)Prim算法：pythondefprim(graph):ifnotgraph:return[]visited=set()edges=[]start_node=next(iter(graph))visited.add(start_node)whilelen(visited)<len(graph):min_edge=Nonefornodeinvisited:forneighbor,weightingraph[node]:ifneighbornotinvisited:ifmin_edgeisNoneorweight<min_edge[2]:min_edge=(node,neighbor,weight)ifmin_edge:edges.append(min_edge)visited.add(min_edge[1])returnedges題目2：貪心算法算法思路：1.按活動結(jié)束時間排序2.選擇結(jié)束時間最早的活動3.排除與已選活動沖突的活動4.重復步驟2-3直到所有活動處理完畢實現(xiàn)代碼：pythondefactivity_selection(activities):#按結(jié)束時間排序activities.sort(key=lambdax:x[1])selected=[]last_end=0forstart,endinactivities:ifstart>=last_end