2026年計算機科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的碩士生畢業(yè)設(shè)計面試題參考一、編程實現(xiàn)題（共3題，每題15分，總分45分）1.題1（15分）：基于Python的分布式文件系統(tǒng)負載均衡模擬實現(xiàn)題目要求：設(shè)計一個簡單的分布式文件系統(tǒng)負載均衡模擬程序，要求如下：（1）模擬一個包含3個節(jié)點的分布式文件系統(tǒng)，每個節(jié)點的初始存儲容量為1000GB，負載為0%。（2）實現(xiàn)一個文件上傳功能，用戶上傳文件時，程序需根據(jù)節(jié)點的當(dāng)前負載（存儲容量占比）將文件分配到負載最低的節(jié)點。若所有節(jié)點負載相近，優(yōu)先分配給存儲容量較大的節(jié)點。（3）輸出每個節(jié)點的最終存儲容量和負載百分比，保留兩位小數(shù)。示例輸入：上傳文件：文件A（200GB）上傳文件：文件B（300GB）上傳文件：文件C（400GB）示例輸出：節(jié)點1：存儲容量980.00GB，負載98.00%節(jié)點2：存儲容量1000.00GB，負載100.00%節(jié)點3：存儲容量1000.00GB，負載100.00%答案與解析：pythonclassNode:def__init__(self,id,capacity):self.id=idself.capacity=capacityself.used=0defadd_file(self,size):ifself.used+size<=self.capacity:self.used+=sizereturnTruereturnFalsedefload_percentage(self):return(self.used/self.capacity)100defdistribute_files(nodes,files):forfile_sizeinfiles:min_load_node=Nonemin_load=float('inf')fornodeinnodes:load=node.load_percentage()ifload<min_loador(load==min_loadandnode.capacity>min_load_node.capacityifmin_load_nodeelseTrue):min_load=loadmin_load_node=nodeifmin_load_nodeandmin_load_node.add_file(file_size):passelse:print(f"Error:Noavailablespaceforfile{file_size}GB")nodes=[Node(1,1000),Node(2,1000),Node(3,1000)]files=[200,300,400]distribute_files(nodes,files)fornodeinnodes:print(f"節(jié)點{node.id}：存儲容量{node.capacity-node.used:.2f}GB，負載{node.load_percentage():.2f}%")解析：（1）設(shè)計`Node`類管理每個節(jié)點的存儲容量和已用空間，計算負載百分比。（2）`distribute_files`函數(shù)遍歷文件列表，根據(jù)節(jié)點負載和剩余容量選擇最優(yōu)節(jié)點分配文件。優(yōu)先選擇負載最低的節(jié)點，若負載相同則優(yōu)先分配給剩余容量較大的節(jié)點。（3）輸出時計算每個節(jié)點的剩余容量和負載百分比，確保格式符合要求。二、算法設(shè)計題（共2題，每題20分，總分40分）2.題2（20分）：基于B樹索引的數(shù)據(jù)庫查詢優(yōu)化設(shè)計題目要求：某數(shù)據(jù)庫表包含字段`ID`（主鍵，范圍1~1億）、`Timestamp`（時間戳，范圍2020-01-01至2023-12-31）和`Value`（數(shù)值型），索引采用B樹實現(xiàn)。設(shè)計算法優(yōu)化以下查詢：SELECTFROMtableWHERETimestampBETWEEN'2021-01-01'AND'2022-12-31'ANDValue>5000要求：（1）描述B樹索引的查詢過程，如何利用`Timestamp`和`Value`的多字段索引加速查詢？（2）若B樹節(jié)點度為4，假設(shè)`Timestamp`和`Value`字段分別占20%和30%的索引節(jié)點權(quán)重，設(shè)計一個啟發(fā)式算法動態(tài)調(diào)整索引節(jié)點分裂策略，以減少查詢時間。提示：B樹節(jié)點包含鍵值和子節(jié)點指針，分裂時需平衡子節(jié)點權(quán)重。答案與解析：（1）B樹索引查詢過程B樹索引查詢分兩步：-時間范圍查找：在`Timestamp`字段上遞歸查找`2021-01-01`和`2022-12-31`的邊界鍵值，定位包含所有目標(biāo)時間戳的子樹。-數(shù)值過濾：在子樹中進一步遍歷，篩選`Value>5000`的記錄。多字段索引優(yōu)化：若`Timestamp`和`Value`聯(lián)合索引，B樹節(jié)點可存儲時間戳和數(shù)值的元組，分裂時優(yōu)先保留更多時間范圍的鍵值（如`Timestamp`占20%權(quán)重），減少分裂次數(shù)。（2）動態(tài)分裂策略設(shè)計啟發(fā)式算法：-節(jié)點權(quán)重計算：每個鍵值根據(jù)`Timestamp`和`Value`的權(quán)重（如`Timestamp`占0.2，`Value`占0.3）計算“重要性得分`score=0.2timestamp_weight+0.3value_weight`”。-分裂優(yōu)先級：分裂時優(yōu)先保留得分高的鍵值（如時間跨度大或數(shù)值接近5000的鍵），避免頻繁分裂。偽代碼：pythondefsplit_node(node,keys,children):分裂前計算各鍵的得分scores=[(key,0.2key.timestamp_weight+0.3key.value_weight)forkeyinkeys]scores.sort(key=lambdax:x[1],reverse=True)#按得分降序排序優(yōu)先保留得分高的鍵值high_priority_keys=scores[:len(keys)//2]low_priority_keys=scores[len(keys)//2:]returnhigh_priority_keys,low_priority_keys解析：動態(tài)分裂策略通過量化字段權(quán)重，平衡時間范圍和數(shù)值過濾的查詢負載，減少索引層數(shù)。三、系統(tǒng)設(shè)計題（共1題，25分）3.題3（25分）：面向金融行業(yè)的分布式事務(wù)系統(tǒng)設(shè)計題目要求：設(shè)計一個支持跨多銀行賬戶實時轉(zhuǎn)賬的分布式事務(wù)系統(tǒng)，要求：（1）系統(tǒng)需支持高并發(fā)（QPS>10000），數(shù)據(jù)一致性采用2PC協(xié)議實現(xiàn)。（2）若某筆轉(zhuǎn)賬因網(wǎng)絡(luò)故障中斷，系統(tǒng)需自動重試或回滾，保證最終一致性。（3）設(shè)計系統(tǒng)架構(gòu)圖，說明各模塊職責(zé)及交互流程。（4）針對分布式事務(wù)的“腦裂”問題，提出解決方案。提示：可參考RedisCluster、Raft協(xié)議等。答案與解析：（1）系統(tǒng)架構(gòu)圖mermaidgraphTDA[客戶端]-->B{轉(zhuǎn)賬請求};B-->C{事務(wù)協(xié)調(diào)器};C-->D{銀行A事務(wù)管理器};C-->E{銀行B事務(wù)管理器};D-->F{銀行A賬戶數(shù)據(jù)庫};E-->G{銀行B賬戶數(shù)據(jù)庫};D&E-->H{事務(wù)日志存儲};F&G-->I{結(jié)果匯總};I-->C;C--成功-->A;C--失敗-->A;模塊職責(zé)：-事務(wù)協(xié)調(diào)器：發(fā)起2PC協(xié)議，協(xié)調(diào)銀行A和B的事務(wù)管理器。-事務(wù)管理器：執(zhí)行本地事務(wù)，記錄二階段日志。-銀行數(shù)據(jù)庫：本地事務(wù)執(zhí)行與回滾。（2）中斷處理策略-超時重試：本地事務(wù)超時后，協(xié)調(diào)器發(fā)送`ABORT`或`COMMIT`命令。-心跳檢測：通過Raft協(xié)議（如RedisCluster）確保節(jié)點活性，若節(jié)點宕機則選舉新協(xié)調(diào)器。（3）腦裂解決方案-多主復(fù)制：銀行數(shù)據(jù)庫采用Raft協(xié)議（如Paxos），避免主節(jié)點分裂。-心跳超時檢測：協(xié)調(diào)器定期