微軟工程師面試題及解析一、編程題（共5題，每題10分，總分50分）1.題目：編寫一個函數(shù)，實現(xiàn)二叉樹的深度優(yōu)先遍歷（前序遍歷）。輸入：二叉樹的根節(jié)點。輸出：一個列表，包含前序遍歷的結(jié)果。示例：輸入：1/\23/\45輸出：`[1,2,4,5,3]`2.題目：給定一個字符串，判斷它是否是有效的括號組合（只包含`'('`,`')'`,`'{'`,`'}'`,`'['`,`']'`）。輸入：一個字符串。輸出：布爾值（`True`或`False`）。示例：輸入：`"()[]{}"`輸出：`True`輸入：`"([)]"`輸出：`False`3.題目：實現(xiàn)一個LRU（最近最少使用）緩存。要求：-支持get和put操作。-get操作返回鍵對應(yīng)的值，如果不存在返回-1。-put操作插入或更新鍵值對，如果容量已滿，則刪除最久未使用的元素。示例：LRU緩存容量為2：-put(1,1)-put(2,2)-get(1)→1-put(3,3)→原先1被刪除-get(2)→24.題目：給定一個整數(shù)數(shù)組，返回所有和為target的三個數(shù)的組合。輸入：一個整數(shù)列表和目標(biāo)數(shù)target。輸出：一個列表，包含所有不重復(fù)的三數(shù)組合。示例：輸入：`[-1,0,1,2]`,target=0輸出：`[[-1,0,1],[-1,2,1]]`5.題目：實現(xiàn)一個簡單的文件壓縮算法。輸入：一個字符串。輸出：壓縮后的字符串。要求：連續(xù)相同的字符用`'字符'+數(shù)量`表示。示例：輸入：`"aabcccccaaa"`輸出：`"a2b1c5a3"`答案與解析1.答案：pythondefpreorder_traversal(root):result=[]defdfs(node):ifnotnode:returnresult.append(node.val)dfs(node.left)dfs(node.right)dfs(root)returnresult解析：前序遍歷遵循“根-左-右”的順序。通過遞歸調(diào)用`dfs`函數(shù)，先訪問當(dāng)前節(jié)點，再遍歷左子樹，最后遍歷右子樹。注意空節(jié)點的處理，避免無限遞歸。2.答案：pythondefisValidParentheses(s:str)->bool:stack=[]mapping={')':'(','}':'{',']':'['}forcharins:ifcharinmapping:top_element=stack.pop()ifstackelse'#'ifmapping[char]!=top_element:returnFalseelse:stack.append(char)returnnotstack解析：使用棧來匹配括號。遍歷字符串時，遇到左括號壓棧，遇到右括號時檢查棧頂是否為對應(yīng)的左括號。如果匹配則彈出，否則無效。最后棧應(yīng)為空。3.答案：pythonclassLRUCache:def__init__(self,capacity:int):self.capacity=capacityself.cache={}self.order=[]defget(self,key:int)->int:ifkeynotinself.cache:return-1self.order.remove(key)self.order.append(key)returnself.cache[key]defput(self,key:int,value:int)->None:ifkeyinself.cache:self.order.remove(key)self.cache[key]=valueself.order.append(key)iflen(self.cache)>self.capacity:oldest_key=self.order.pop(0)delself.cache[oldest_key]解析：使用哈希表`cache`存儲鍵值對，列表`order`記錄訪問順序。-`get`：如果鍵存在，移動到列表末尾（表示最近使用）。-`put`：如果鍵存在，更新值并移動到末尾；如果不存在，添加到哈希表和列表末尾。如果超出容量，刪除列表第一個元素（最久未使用）。4.答案：pythondefthreeSum(nums,target):nums.sort()result=[]foriinrange(len(nums)-2):ifi>0andnums[i]==nums[i-1]:continueleft,right=i+1,len(nums)-1whileleft<right:total=nums[i]+nums[left]+nums[right]iftotal==target:result.append([nums[i],nums[left],nums[right]])whileleft<rightandnums[left]==nums[left+1]:left+=1whileleft<rightandnums[right]==nums[right-1]:right-=1left+=1right-=1eliftotal<target:left+=1else:right-=1returnresult解析：先排序數(shù)組，固定第一個數(shù)`nums[i]`，使用雙指針`left`和`right`在剩余部分尋找和為`target-nums[i]`的兩數(shù)。-排除重復(fù)解：跳過與前一個相同的`nums[i]`、`nums[left]`和`nums[right]`。-雙指針移動：如果和等于目標(biāo)，記錄解并移動指針；如果小于目標(biāo)，左指針右移；如果大于目標(biāo)，右指針左移。5.答案：pythondefcompress_string(s:str)->str:ifnots:return""compressed=[]count=1foriinrange(1,len(s)):ifs[i]==s[i-1]:count+=1else:compressed.append(s[i-1]+str(count))count=1compressed.append(s[-1]+str(count))return''.join(compressed)解析：遍歷字符串，統(tǒng)計連續(xù)相同字符的數(shù)量。-當(dāng)遇到不同字符時，將前一個字符和數(shù)量添加到結(jié)果中。-最后處理最后一個字符及其數(shù)量。-注意：如果壓縮后字符串長度不小于原字符串，返回原字符串（如題目未限制）。二、系統(tǒng)設(shè)計題（共2題，每題25分，總分50分）1.題目：設(shè)計一個短URL生成服務(wù)。要求：-輸入一個長URL，返回一個短URL。-支持反向解析（輸入短URL，返回長URL）。-高并發(fā)、高可用。示例：輸入：`/path/to/resource`輸出：`http://short.url/abc123`2.題目：設(shè)計一個實時聊天系統(tǒng)。要求：-支持多用戶實時消息收發(fā)。-支持離線消息存儲和推送。-高并發(fā)、可擴展。答案與解析1.答案：方案：-使用`62`進制（字母和數(shù)字）映射長URL到短URL。-哈希表存儲映射關(guān)系（短URL→長URL）。-數(shù)據(jù)庫或緩存（Redis）持久化映射關(guān)系。步驟：1.對長URL進行哈希（如SHA-256），取前6位作為初始短碼。2.檢查哈希表是否已存在該短碼，如果存在則重新哈希。3.將長URL和短URL存入哈希表/數(shù)據(jù)庫。4.短URL生成后，添加基礎(chǔ)域名（如`http://short.url/`）。高并發(fā)處理：-使用分布式鎖或CAS操作防止短碼沖突。-緩存熱點短URL（Redis）。示例：pythonimporthashlibimportrandomdefencode_url(long_url):hash_obj=hashlib.sha256(long_url.encode())short_code=hash_obj.hexdigest()[:6]檢查沖突并重新哈希whileshort_codeinurl_map:hash_obj=hashlib.sha256((short_code+str(random.randint(0,100))).encode())short_code=hash_obj.hexdigest()[:6]url_map[short_code]=long_urlreturnf"http://short.url/{short_code}"解析：-哈希函數(shù)確保唯一性，但可能沖突，需處理。-分布式緩存（如Redis）加速查找。-考慮短碼可讀性（如添加隨機數(shù)）。2.答案：方案：-使用WebSocket或長輪詢實現(xiàn)實時通信。-消息存儲在數(shù)據(jù)庫（如MongoDB）或緩存（Redis）。-離線消息推送通過消息隊列（如Kafka）和推送服務(wù)（如APNS）。架構(gòu)：1.前端：WebSocket連接服務(wù)器，實時收發(fā)消息。2.后端：-消息路由：根據(jù)用戶ID將消息推送到目標(biāo)WebSocket連接。-消息存儲：未在線用戶的消息存入數(shù)據(jù)庫/緩存。3.離線消息：-用戶上線時，從數(shù)據(jù)庫/緩存讀取未收消息。-推送服務(wù)（APNS、FCM）通知移動端。高并發(fā)處理：-負(fù)載均衡（Nginx）分發(fā)請求。-消息隊列解耦消息處理。示例：pythonWebSocket消息處理defhandle_message(user_id,message):target_socket=user_sockets.get(user_id)iftarget_socket:target_socket.send(message)else:存儲離線消息save_offline_message(user_id,message)解析：-WebSocket保證實時性，長輪詢適用于低并發(fā)場景。-離線消息需持久化，避免數(shù)據(jù)丟失。-推送服務(wù)需兼容多平臺（Web、iOS、Android）。三、行為面試題（共3題，每題10分，總分30分）1.題目：描述一次你解決過的最復(fù)雜的Bug。要求：-Bug的具體情況。-你是如何定位問題的？-最終如何解決的？2.題目：你在團隊中遇到過哪些沖突？你是如何處理的？3.題目：你如何學(xué)習(xí)新技術(shù)？請舉例說明。答案與解析1.答案：Bug描述：在一次線上部署中，某個模塊在高并發(fā)下出現(xiàn)隨機崩潰，日志無明確錯誤。定位過程：1.復(fù)現(xiàn)問題：使用JMeter模擬高并發(fā)請求，逐步增加負(fù)載。2.分析日志：發(fā)現(xiàn)內(nèi)存使用率在崩潰前急劇上升，但無異常日志。3.內(nèi)存分析：使用`gdb`和`valgrind`檢查內(nèi)存泄漏，發(fā)現(xiàn)是第三方庫的循環(huán)引用導(dǎo)致。解決方案：修改代碼，手動釋放循環(huán)引用的資源，并添加單元測試覆蓋邊界情況。解析：展現(xiàn)問題解決能力：從現(xiàn)象到根源，結(jié)合工具定位問題。2.答案：沖突場景：團隊對某個功能的技術(shù)方案存在分歧，一方主張用新框架，另一方堅持舊方案。處理方法：1.傾聽雙方觀點：了解各自的優(yōu)劣（新框架性能好但學(xué)習(xí)成本高，舊方案穩(wěn)定但擴展性差）。2.數(shù)據(jù)支持：模擬測試兩種方案的性能和開發(fā)成本。3.折中方案：采