2026年軟件工程師面試題集及詳解一、編程題（共5題，每題10分，總分50分）1.題目：編寫(xiě)一個(gè)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)字符串的壓縮。輸入一個(gè)字符串，如果字符串中有連續(xù)的相同字符，則用字符和出現(xiàn)的次數(shù)表示。例如，輸入"aaabbbcc"，輸出"a3b3c2"。如果壓縮后的字符串不比原字符串短，則返回原字符串。答案：pythondefcompress_string(s):ifnots:returnscompressed=[]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))compressed_str=''.join(compressed)returncompressed_striflen(compressed_str)<len(s)elses解析：-首先檢查輸入字符串是否為空，若為空則直接返回。-使用一個(gè)列表`compressed`存儲(chǔ)壓縮后的字符和計(jì)數(shù)。-遍歷字符串，統(tǒng)計(jì)連續(xù)相同字符的個(gè)數(shù)，當(dāng)遇到不同字符時(shí)，將字符和計(jì)數(shù)添加到`compressed`中。-最后將最后一個(gè)字符及其計(jì)數(shù)添加到列表中，并拼接成字符串。-比較壓縮后的字符串長(zhǎng)度與原字符串長(zhǎng)度，若壓縮后更短則返回壓縮字符串，否則返回原字符串。2.題目：實(shí)現(xiàn)一個(gè)二叉樹(shù)的前序遍歷（根-左-右）。不使用遞歸，使用棧實(shí)現(xiàn)。答案：pythonclassTreeNode:def__init__(self,val=0,left=None,right=None):self.val=valself.left=leftself.right=rightdefpreorder_traversal(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解析：-定義二叉樹(shù)節(jié)點(diǎn)類(lèi)`TreeNode`。-使用棧`stack`和列表`output`實(shí)現(xiàn)前序遍歷。-初始時(shí)將根節(jié)點(diǎn)入棧。-當(dāng)棧不為空時(shí)，彈出棧頂節(jié)點(diǎn)，將其值添加到`output`中。-先將右子節(jié)點(diǎn)入棧（因?yàn)闂Ｊ呛筮M(jìn)先出，先處理右子節(jié)點(diǎn)），再將左子節(jié)點(diǎn)入棧。-最后返回`output`列表。3.題目：給定一個(gè)數(shù)組，找出其中不重復(fù)的三元組，使得這三個(gè)數(shù)的和為0。例如，輸入[-1,0,1,2,-1,-4]，輸出[[-1,0,1],[-1,-1,2]]。答案：pythondefthree_sum(nums):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==0: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<0:left+=1else:right-=1returnresult解析：-首先對(duì)數(shù)組進(jìn)行排序，方便后續(xù)操作。-使用一個(gè)循環(huán)遍歷數(shù)組，固定第一個(gè)數(shù)`nums[i]`。-對(duì)于每個(gè)`nums[i]`，使用雙指針`left`和`right`分別指向`i+1`和數(shù)組末尾。-計(jì)算三個(gè)數(shù)的和`total`：-若`total==0`，則找到一個(gè)解，添加到結(jié)果中，并移動(dòng)雙指針跳過(guò)重復(fù)值。-若`total<0`，則左指針右移，增加和。-若`total>0`，則右指針左移，減少和。-最后返回所有解的列表。4.題目：實(shí)現(xiàn)一個(gè)LRU（最近最少使用）緩存。支持`get`和`put`操作。`get(key)`返回鍵對(duì)應(yīng)的值，若不存在返回-1；`put(key,value)`插入或更新鍵值對(duì)，當(dāng)緩存容量滿(mǎn)時(shí)，刪除最久未使用的鍵。答案：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_key=self.order.pop(0)delself.cache[oldest_key]self.cache[key]=valueself.order.append(key)解析：-使用字典`cache`存儲(chǔ)鍵值對(duì)，列表`order`記錄訪(fǎng)問(wèn)順序。-`__init__`初始化緩存容量、字典和列表。-`get(key)`：-若鍵存在，則將其從`order`中移除并添加到末尾，表示最近使用。-返回對(duì)應(yīng)的值，若不存在返回-1。-`put(key,value)`：-若鍵存在，則更新值，并調(diào)整`order`順序。-若鍵不存在且緩存已滿(mǎn)，則刪除最久未使用的鍵（`order`的第一個(gè)元素）。-添加或更新鍵值對(duì)，并將鍵添加到`order`末尾。5.題目：實(shí)現(xiàn)快速排序算法，不使用遞歸，使用迭代（棧）實(shí)現(xiàn)。答案：pythondefquick_sort_iterative(arr):ifnotarr:returnarrstack=[(0,len(arr)-1)]whilestack:start,end=stack.pop()ifstart>=end:continuepivot=arr[end]i=start-1forjinrange(start,end):ifarr[j]<=pivot:i+=1arr[i],arr[j]=arr[j],arr[i]arr[i+1],arr[end]=arr[end],arr[i+1]pivot_index=i+1stack.append((start,pivot_index-1))stack.append((pivot_index+1,end))returnarr解析：-使用棧`stack`存儲(chǔ)要處理的子數(shù)組范圍。-初始時(shí)將整個(gè)數(shù)組范圍入棧。-當(dāng)棧不為空時(shí)，彈出棧頂范圍，進(jìn)行快速排序的分區(qū)操作：-選擇最后一個(gè)元素作為基準(zhǔn)`pivot`。-使用變量`i`記錄小于基準(zhǔn)的元素的最后位置。-遍歷子數(shù)組，將小于基準(zhǔn)的元素移到`i`的左邊。-將基準(zhǔn)元素放到正確的位置，并記錄`pivot_index`。-將基準(zhǔn)左右的子數(shù)組范圍入棧，繼續(xù)處理。-最后返回排序后的數(shù)組。二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)題（共3題，每題15分，總分45分）1.題目：設(shè)計(jì)一個(gè)短鏈接服務(wù)，要求支持高并發(fā)、高可用、可擴(kuò)展，并簡(jiǎn)要說(shuō)明關(guān)鍵組件和算法。答案：關(guān)鍵組件：1.接入層（LoadBalancer）：使用Nginx或HAProxy分發(fā)請(qǐng)求，支持多副本水平擴(kuò)展。2.短鏈接生成服務(wù)（ShortenerService）：負(fù)責(zé)生成短鏈接，使用分布式ID生成器（如Twitter的Snowflake算法）。3.存儲(chǔ)服務(wù)（Redis/Memcached）：緩存短鏈接與長(zhǎng)鏈接的映射關(guān)系，支持高并發(fā)讀寫(xiě)。4.數(shù)據(jù)庫(kù)（MySQL/PostgreSQL）：持久化存儲(chǔ)短鏈接與長(zhǎng)鏈接的映射，支持?jǐn)?shù)據(jù)恢復(fù)和查詢(xún)。5.CDN（ContentDeliveryNetwork）：加速短鏈接頁(yè)面的訪(fǎng)問(wèn)速度。6.監(jiān)控與告警系統(tǒng)（Prometheus/Grafana）：監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問(wèn)題。算法：-短鏈接生成：使用Base62編碼（包含a-z、A-Z、0-9），將長(zhǎng)鏈接的ID映射為短鏈接。-例如，將長(zhǎng)鏈接ID`123456`編碼為`aBcD`。-長(zhǎng)鏈接解析：使用Base62解碼，將短鏈接還原為ID，再通過(guò)ID查詢(xún)長(zhǎng)鏈接。高并發(fā)與高可用：-接入層：使用負(fù)載均衡器分發(fā)請(qǐng)求，支持水平擴(kuò)展。-短鏈接生成服務(wù)：使用分布式ID生成器，避免沖突。-存儲(chǔ)服務(wù)：使用Redis/Memcached緩存熱點(diǎn)數(shù)據(jù)，減少數(shù)據(jù)庫(kù)壓力。-數(shù)據(jù)庫(kù)：使用讀寫(xiě)分離、分庫(kù)分表，提高性能和可用性。-冗余：關(guān)鍵組件部署多副本，使用Kubernetes進(jìn)行容器化管理，確保高可用。解析：-短鏈接服務(wù)需要處理大量請(qǐng)求，因此高并發(fā)和高可用是關(guān)鍵。-接入層使用負(fù)載均衡器分發(fā)請(qǐng)求，支持水平擴(kuò)展。-短鏈接生成服務(wù)使用分布式ID生成器，確保唯一性和高性能。-使用緩存和數(shù)據(jù)庫(kù)分離，提高性能和可用性。-使用CDN加速訪(fǎng)問(wèn)速度，提高用戶(hù)體驗(yàn)。-監(jiān)控與告警系統(tǒng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問(wèn)題，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。2.題目：設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)時(shí)消息推送系統(tǒng)，要求支持高并發(fā)、低延遲、可擴(kuò)展，并簡(jiǎn)要說(shuō)明關(guān)鍵組件和協(xié)議。答案：關(guān)鍵組件：1.接入層（LoadBalancer）：使用Nginx或HAProxy分發(fā)請(qǐng)求，支持多副本水平擴(kuò)展。2.消息接入服務(wù)（MessageIngestionService）：負(fù)責(zé)接收客戶(hù)端消息，支持WebSocket或MQTT協(xié)議。3.消息存儲(chǔ)服務(wù)（MessageStorageService）：使用Redis或Kafka存儲(chǔ)消息，支持高并發(fā)讀寫(xiě)。4.消息分發(fā)服務(wù)（MessageDistributionService）：負(fù)責(zé)將消息推送給目標(biāo)客戶(hù)端，支持廣播和單播。5.用戶(hù)管理服務(wù)（UserManagementService）：管理用戶(hù)信息，支持在線(xiàn)狀態(tài)同步。6.監(jiān)控與告警系統(tǒng)（Prometheus/Grafana）：監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問(wèn)題。協(xié)議：-WebSocket：支持全雙工通信，低延遲。-MQTT：輕量級(jí)消息傳輸協(xié)議，適合移動(dòng)端和低帶寬環(huán)境。高并發(fā)與低延遲：-接入層：使用負(fù)載均衡器分發(fā)請(qǐng)求，支持水平擴(kuò)展。-消息接入服務(wù)：支持WebSocket和MQTT協(xié)議，接收客戶(hù)端消息。-消息存儲(chǔ)服務(wù)：使用Redis或Kafka存儲(chǔ)消息，支持高并發(fā)讀寫(xiě)。-消息分發(fā)服務(wù)：支持廣播和單播，使用發(fā)布訂閱模式，提高效率。-用戶(hù)管理服務(wù)：實(shí)時(shí)同步用戶(hù)在線(xiàn)狀態(tài)，確保消息推送給正確的客戶(hù)端。-冗余：關(guān)鍵組件部署多副本，使用Kubernetes進(jìn)行容器化管理，確保高可用。解析：-實(shí)時(shí)消息推送系統(tǒng)需要支持高并發(fā)和低延遲。-接入層使用負(fù)載均衡器分發(fā)請(qǐng)求，支持水平擴(kuò)展。-消息接入服務(wù)支持WebSocket和MQTT協(xié)議，接收客戶(hù)端消息。-消息存儲(chǔ)服務(wù)使用Redis或Kafka，支持高并發(fā)讀寫(xiě)。-消息分發(fā)服務(wù)支持廣播和單播，使用發(fā)布訂閱模式，提高效率。-用戶(hù)管理服務(wù)實(shí)時(shí)同步用戶(hù)在線(xiàn)狀態(tài)，確保消息推送給正確的客戶(hù)端。-監(jiān)控與告警系統(tǒng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問(wèn)題，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。3.題目：設(shè)計(jì)一個(gè)分布式任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)，要求支持任務(wù)分片、任務(wù)依賴(lài)、任務(wù)重試，并簡(jiǎn)要說(shuō)明關(guān)鍵組件和算法。答案：關(guān)鍵組件：1.任務(wù)注冊(cè)中心（TaskRegistry）：注冊(cè)和管理任務(wù)，支持任務(wù)分片和依賴(lài)。2.任務(wù)調(diào)度器（TaskScheduler）：負(fù)責(zé)調(diào)度任務(wù)，支持任務(wù)分片和依賴(lài)。3.任務(wù)執(zhí)行器（TaskExecutor）：負(fù)責(zé)執(zhí)行任務(wù)，支持任務(wù)重試和狀態(tài)跟蹤。4.任務(wù)狀態(tài)存儲(chǔ)（TaskStateStorage）：使用Redis或數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)任務(wù)狀態(tài)，支持高并發(fā)讀寫(xiě)。5.監(jiān)控與告警系統(tǒng)（Prometheus/Grafana）：監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問(wèn)題。算法：-任務(wù)分片：將大任務(wù)分解為多個(gè)小任務(wù)，分配給不同的執(zhí)行器。-任務(wù)依賴(lài)：使用有向無(wú)環(huán)圖（DAG）表示任務(wù)依賴(lài)關(guān)系，確保任務(wù)按順序執(zhí)行。-任務(wù)重試：使用指數(shù)退避算法，避免任務(wù)頻繁失敗。高并發(fā)與可擴(kuò)展：-任務(wù)注冊(cè)中心：使用分布式緩存，支持任務(wù)分片和依賴(lài)。-任務(wù)調(diào)度器：使用分布式隊(duì)列，支持任務(wù)分片和依賴(lài)。-任務(wù)執(zhí)行器：支持任務(wù)重試和狀態(tài)跟蹤，使用冪等性設(shè)計(jì)，避免重復(fù)執(zhí)行。-任務(wù)狀態(tài)存儲(chǔ)：使用Redis或數(shù)據(jù)庫(kù)，支持高并發(fā)讀寫(xiě)。-冗余：關(guān)鍵組件部署多副本，使用Kubernetes進(jìn)行容器化管理，確保高可用。解析：-分布式任務(wù)調(diào)度系統(tǒng)需要支持任務(wù)分片、任務(wù)依賴(lài)和任務(wù)重試。-任務(wù)注冊(cè)中心注冊(cè)和管理任務(wù)，支持任務(wù)分片和依賴(lài)。-任務(wù)調(diào)度器負(fù)責(zé)調(diào)度任務(wù)，支持任務(wù)分片和依賴(lài)。-任務(wù)執(zhí)行器負(fù)責(zé)執(zhí)行任務(wù)，支持任務(wù)重試和狀態(tài)跟蹤。-任務(wù)狀態(tài)存儲(chǔ)使用Redis或數(shù)據(jù)庫(kù)，支持高并發(fā)讀寫(xiě)。-監(jiān)控與告警系統(tǒng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理問(wèn)題，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。三、數(shù)據(jù)庫(kù)題（共2題，每題10分，總分20分）1.題目：解釋數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)的ACID特性，并舉例說(shuō)明。答案：ACID特性：1.原子性（Atomicity）：事務(wù)中的所有操作要么全部成功，要么全部失敗，不會(huì)停留在中間狀態(tài)。-例子：銀行轉(zhuǎn)賬，從A賬戶(hù)扣款100元，同時(shí)向B賬戶(hù)加款100元。如果其中一個(gè)操作失敗，整個(gè)事務(wù)回滾。2.一致性（Consistency）：事務(wù)必須保證數(shù)據(jù)庫(kù)從一個(gè)一致性狀態(tài)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)一致性狀態(tài)。-例子：銀行轉(zhuǎn)賬后，A賬戶(hù)金額減少100元，B賬戶(hù)金額增加100元，總金額不變。3.隔離性（Isolation）：并發(fā)事務(wù)之間互不干擾，每個(gè)事務(wù)都感覺(jué)不到其他事務(wù)的存在。-例子：兩個(gè)用戶(hù)同時(shí)查詢(xún)庫(kù)存，每個(gè)查詢(xún)都看到一致的庫(kù)存數(shù)據(jù)。4.持久性（Durability）：事務(wù)一旦提交，其結(jié)果就永久保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，即使系統(tǒng)崩潰也不會(huì)丟失。-例子：銀行轉(zhuǎn)賬成功后，A賬戶(hù)扣款100元，即使系統(tǒng)崩潰，數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。解析：-ACID特性是數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)的重要保證，確保數(shù)據(jù)的一致性和可靠性。-原子性保證事務(wù)的完整性，要么全部成功，要么全部失敗。-一致性保證數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)的一致性，事務(wù)執(zhí)行前后數(shù)據(jù)滿(mǎn)足一致性約束。-隔離性保證并發(fā)事務(wù)的獨(dú)立性，避免相互干擾。-持久性保證事務(wù)結(jié)果的永久性，即使系統(tǒng)崩潰也不會(huì)丟失。2.題目：解釋數(shù)據(jù)庫(kù)索引的作用，并舉例說(shuō)明不同類(lèi)型的索引。答案：索引作用：1.提高查詢(xún)性能：通過(guò)索引可以快速定位數(shù)據(jù)，減少查詢(xún)時(shí)間。-例子：使用索引查詢(xún)用戶(hù)姓名為"張三"的用戶(hù)，無(wú)需掃描整個(gè)表。2.加速排序和分組：索引可以加速排序和分組操作。-例子：使用索引按年齡排序用戶(hù)，無(wú)需掃描整個(gè)表。3.保證唯一性：主鍵索引和唯一索引可以保證數(shù)據(jù)的唯一性。-例子：使用主鍵索引保證用戶(hù)ID的唯一性。不同類(lèi)型的索引：1.B-Tree索引：最常用的索引類(lèi)型，適用于范圍查詢(xún)和精確查詢(xún)。-例子：使用B-Tree索引查詢(xún)年齡在20到30歲的用戶(hù)。2.哈希索引：適用于精確查詢(xún)，不支持范圍查詢(xún)。-例子：使用哈希索引查詢(xún)用戶(hù)ID為100的用戶(hù)。3.全文索引：適用于文本搜索，支持模糊查詢(xún)。-例子：使用全文索引查詢(xún)包含"張三"的用戶(hù)。4.空間索引：適用于地理空間數(shù)據(jù)，支持空間查詢(xún)。-例子：使用空間索引查詢(xún)某個(gè)區(qū)域內(nèi)的用戶(hù)。解析：-索引是數(shù)據(jù)庫(kù)的重要數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以提高查詢(xún)性能，加速排序和分組操作，保證數(shù)據(jù)的唯一性。-B-Tree索引是最常用的索引類(lèi)型，適用于范圍查詢(xún)和精確查詢(xún)。-哈希索引適用于精確查詢(xún)，不支持范圍查詢(xún)。-全文索引適用于文本搜索，支持模糊查詢(xún)。-空間索引適用于地理空間數(shù)據(jù)，支持空間查詢(xún)。四、網(wǎng)絡(luò)題（共2題，每題10分，總分20分）1.題目：解釋TCP的三次握手過(guò)程，并說(shuō)明每次握手的作用。答案：TCP三次握手過(guò)程：1.第一次握手（SYN）：客戶(hù)端向服務(wù)器發(fā)送SYN包，請(qǐng)求建立連接，SYN包中包含初始序列號(hào)`client_isn`。-作用：客戶(hù)端請(qǐng)求建立連接。2.第二次握手（SYN+ACK）：服務(wù)器收到SYN包后，回復(fù)SYN+ACK包，ACK號(hào)為`client_isn+1`，SYN號(hào)為`server_isn`。-作用：服務(wù)器同意建立連接。3.第三次握手（ACK）：客戶(hù)端收到SYN+ACK包后，回復(fù)ACK包，ACK號(hào)為`server_isn+1`。-作用：客戶(hù)端確認(rèn)連接建立。解析：-TCP三次握手確?？蛻?hù)端和服務(wù)器之間的連接建立可