2026年高級(jí)工程師面試問題集一、編程與算法（5題，共40分）1.（8分）編寫一個(gè)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)快速排序算法，并說明其時(shí)間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。答案與解析：pythondefquick_sort(arr):iflen(arr)<=1:returnarrpivot=arr[len(arr)//2]left=[xforxinarrifx<pivot]middle=[xforxinarrifx==pivot]right=[xforxinarrifx>pivot]returnquick_sort(left)+middle+quick_sort(right)時(shí)間復(fù)雜度：平均O(nlogn)，最壞O(n2)；空間復(fù)雜度：O(logn)。2.（8分）給定一個(gè)包含重復(fù)元素的數(shù)組，返回所有不重復(fù)的全排列。答案與解析：pythondefpermute_unique(nums):defbacktrack(path,used):iflen(path)==len(nums):result.append(path[:])returnforiinrange(len(nums)):ifused[i]:continueifi>0andnums[i]==nums[i-1]andnotused[i-1]:continueused[i]=Truepath.append(nums[i])backtrack(path,used)path.pop()used[i]=Falsenums.sort()result=[]backtrack([],[False]len(nums))returnresult關(guān)鍵點(diǎn)：使用used數(shù)組避免重復(fù)，排序后跳過相鄰重復(fù)元素。3.（8分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)LRU（最近最少使用）緩存，支持get和put操作。答案與解析：pythonclassLRUCache:def__init__(self,capacity:int):self.capacity=capacityself.cache=OrderedDict()defget(self,key:int)->int:ifkeynotinself.cache:return-1self.cache.move_to_end(key)returnself.cache[key]defput(self,key:int,value:int)->None:ifkeyinself.cache:self.cache.move_to_end(key)self.cache[key]=valueiflen(self.cache)>self.capacity:self.cache.popitem(last=False)使用`OrderedDict`維護(hù)訪問順序，get時(shí)移動(dòng)元素，put時(shí)刪除最舊的元素。4.（8分）編寫一個(gè)函數(shù)，判斷一個(gè)二叉樹是否是平衡二叉樹（左右子樹高度差不超過1）。答案與解析：pythonclassTreeNode:def__init__(self,val=0,left=None,right=None):self.val=valself.left=leftself.right=rightdefis_balanced(root:TreeNode)->bool:defcheck(node):ifnotnode:return0,Trueleft,left_balanced=check(node.left)right,right_balanced=check(node.right)returnmax(left,right)+1,left_balancedandright_balancedandabs(left-right)<=1returncheck(root)[1]自底向上遞歸，同時(shí)計(jì)算高度并判斷平衡性。5.（8分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)線程安全的計(jì)數(shù)器，支持原子加操作。答案與解析：pythonimportthreadingclassAtomicCounter:def__init__(self):self.value=0self.lock=threading.Lock()defincrement(self):withself.lock:self.value+=1defget(self):withself.lock:returnself.value使用鎖保證線程安全，也可用`threading.atomic`（需Python3.8+）。二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)（3題，共35分）1.（10分）設(shè)計(jì)一個(gè)高并發(fā)的短鏈接系統(tǒng)，要求支持分布式部署和快速跳轉(zhuǎn)。答案與解析：-核心組件：1.短鏈接生成：使用哈希算法（如CRC32或Base62編碼）將長(zhǎng)URL映射為短URL。2.分布式緩存：Redis集群存儲(chǔ)短URL與長(zhǎng)URL的映射，支持高并發(fā)讀取。3.負(fù)載均衡：Nginx或HAProxy分發(fā)請(qǐng)求至不同后端節(jié)點(diǎn)。4.TTL機(jī)制：短鏈接設(shè)置過期時(shí)間，避免永久占用資源。-技術(shù)選型：-數(shù)據(jù)庫：RedisCluster（高可用+分片）。-緩存預(yù)熱：?jiǎn)?dòng)時(shí)預(yù)加載熱門短鏈接。2.（10分）設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)時(shí)消息推送系統(tǒng)（如微信、抖音），要求支持離線推送和消息分片。答案與解析：-架構(gòu)：1.消息隊(duì)列：Kafka/RabbitMQ存儲(chǔ)待推送消息，保證順序性。2.客戶端：APP端輪詢或WebSocket接收消息。3.離線支持：本地緩存未讀消息，首次上線同步。4.分片策略：長(zhǎng)消息拆分為多條短消息（如每100字節(jié)）。-關(guān)鍵點(diǎn)：-限流：防消息洪峰，如控制每秒推送上限。-重試機(jī)制：網(wǎng)絡(luò)失敗時(shí)延遲重發(fā)。3.（15分）設(shè)計(jì)一個(gè)高可用的分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)（如對(duì)象存儲(chǔ)），要求支持?jǐn)?shù)據(jù)備份和多地域同步。答案與解析：-架構(gòu)：1.數(shù)據(jù)分片：使用MD5哈希值分片，每個(gè)分片存儲(chǔ)不同服務(wù)器。2.副本機(jī)制：每個(gè)分片3個(gè)副本（如AWSS3多區(qū)域復(fù)制）。3.一致性協(xié)議：Raft/Paxos保證數(shù)據(jù)一致性。4.多地域同步：通過CDC（ChangeDataCapture）同步數(shù)據(jù)。-技術(shù)選型：-元數(shù)據(jù)服務(wù)：Etcd/ZooKeeper管理分片信息。-監(jiān)控：Prometheus+Grafana實(shí)時(shí)監(jiān)控存儲(chǔ)狀態(tài)。三、數(shù)據(jù)庫與SQL（4題，共35分）1.（7分）優(yōu)化以下SQL查詢：sqlSELECTuser_id,COUNT()ASposts_countFROMpostsWHEREcreated_atBETWEEN'2023-01-01'AND'2023-12-31'GROUPBYuser_idORDERBYposts_countDESCLIMIT100;答案與解析：-優(yōu)化方案：1.添加索引：`created_at`和`user_id`聯(lián)合索引。2.分區(qū)表：按`created_at`范圍分區(qū)（如按月）。3.限制子查詢：先篩選熱門用戶再統(tǒng)計(jì)。sqlEXPLAINSELECTuser_idFROM(SELECTuser_idFROMpostsWHEREcreated_atBETWEEN'2023-01-01'AND'2023-12-31'GROUPBYuser_idORDERBYCOUNT()DESCLIMIT100)AShot_users;2.（7分）解釋MySQL中的MVCC（多版本并發(fā)控制）原理及其適用場(chǎng)景。答案與解析：-原理：-ReadView：記錄可見性規(guī)則（事務(wù)時(shí)間線）。-SnapshotRead：隔離級(jí)別REPEATABLEREAD時(shí)，使用舊版本數(shù)據(jù)。-寫入時(shí)創(chuàng)建新版本（如`REPLACE`）。-適用場(chǎng)景：金融系統(tǒng)（避免臟讀）、電商秒殺（快照隔離）。3.（8分）設(shè)計(jì)一張訂單表，要求支持事務(wù)性、高并發(fā)寫入，并說明索引設(shè)計(jì)。答案與解析：sqlCREATETABLEorders(order_idBIGINTAUTO_INCREMENTPRIMARYKEY,user_idBIGINT,product_idBIGINT,amountDECIMAL(10,2),statusTINYINT,created_atTIMESTAMPDEFAULTCURRENT_TIMESTAMP,INDEXidx_user(user_id),INDEXidx_status(status),INDEXidx_time(created_at));-事務(wù)：InnoDB引擎支持ACID，設(shè)置外鍵約束。-索引：-`order_id`主鍵。-`user_id`+`status`聯(lián)合索引（查詢用戶訂單）。4.（13分）分析以下SQL的性能問題：sqlSELECTFROMordersWHEREuser_id=1000ANDamount>1000;答案與解析：-問題：1.全表掃描：無索引時(shí)逐行查找。2.離散值查詢：`user_id`范圍小但`amount`分散。-優(yōu)化：1.添加索引：`idx_user_amount(user_id,amount)`。2.分桶：按`user_id`分桶存儲(chǔ)訂單。3.估算量：先查詢總金額再過濾。四、網(wǎng)絡(luò)與系統(tǒng)（3題，共30分）1.（10分）解釋TCP三次握手過程及其在分布式事務(wù)中的應(yīng)用。答案與解析：-握手流程：1.SYN：客戶端發(fā)送隨機(jī)seq，服務(wù)端ACK+SYN。2.SYN+ACK：服務(wù)端確認(rèn)，客戶端ACK。3.連接建立。-應(yīng)用：RPC（如gRPC）依賴TCP保證服務(wù)調(diào)用順序。2.（10分）設(shè)計(jì)一個(gè)秒殺系統(tǒng)，要求支持排隊(duì)和防刷（如驗(yàn)證碼、IP限制）。答案與解析：-架構(gòu)：1.排隊(duì)：Redis有序集合存儲(chǔ)排隊(duì)用戶（如`zaddqueue100user_id`）。2.防刷：-驗(yàn)證碼：短信或圖片驗(yàn)證。-IP限制：Redis緩存每次請(qǐng)求時(shí)間戳（如`setip_lockip:timestamp`）。3.執(zhí)行：按有序集合排名分配商品。3.（10分）