2026年IT企業(yè)軟件開發(fā)工程師面試要點與問題集一、編程能力測試（15題，共75分）1.簡單算法實現（5題，每題15分）題目1（15分）：實現一個函數，輸入一個非負整數，返回它的二進制表示中1的個數。例如：輸入13，輸出3（因為13的二進制是1101，有3個1）。答案解析：方法一：遍歷每一位，判斷是否為1。pythondefcount_bits(n):count=0whilen:count+=n&1n>>=1returncount方法二：利用BrianKernighan算法，每次減去最低位的1。pythondefcount_bits(n):count=0whilen:n&=n-1count+=1returncount題目2（15分）：給定一個排序數組，實現二分查找算法，找到目標值的位置，如果不存在返回-1。答案解析：pythondefbinary_search(nums,target):left,right=0,len(nums)-1whileleft<=right:mid=left+(right-left)//2ifnums[mid]==target:returnmidelifnums[mid]<target:left=mid+1else:right=mid-1return-1題目3（15分）：實現一個函數，檢查一個字符串是否是有效的括號組合（只考慮'(',')','{','}','['和']'）。答案解析：pythondefisValid(s):stack=[]mapping={')':'(','}':'{',']':'['}forcharins:ifcharinmapping:top=stack.pop()ifstackelse'#'ifmapping[char]!=top:returnFalseelse:stack.append(char)returnnotstack題目4（15分）：實現快速排序算法。答案解析：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)題目5（15分）：實現一個函數，找出數組中重復次數超過數組長度一半的元素。答案解析：摩爾投票算法：pythondefmajority_element(nums):candidate=Nonecount=0fornuminnums:ifcount==0:candidate=numcount+=(1ifnum==candidateelse-1)returncandidate2.數據結構應用（5題，每題15分）題目6（15分）：實現一個LRU（最近最少使用）緩存，支持get和put操作。答案解析：使用哈希表+雙向鏈表：pythonclassLRUCache:def__init__(self,capacity):self.capacity=capacityself.cache={}self.head=Node(0,0)self.tail=Node(0,0)self.head.next=self.tailself.tail.prev=self.headclassNode:def__init__(self,key,value):self.key=keyself.value=valueself.prev=Noneself.next=Nonedefget(self,key):ifkeyinself.cache:node=self.cache[key]self._remove(node)self._add(node)returnnode.valuereturn-1defput(self,key,value):ifkeyinself.cache:self._remove(self.cache[key])node=self.Node(key,value)self.cache[key]=nodeself._add(node)iflen(self.cache)>self.capacity:lru=self.tail.prevself._remove(lru)delself.cache[lru.key]def_remove(self,node):delself.cache[node.key]node.prev.next=node.nextnode.next.prev=node.prevdef_add(self,node):node.next=self.head.nextnode.next.prev=nodeself.head.next=nodenode.prev=self.head題目7（15分）：實現一個二叉樹的深度優(yōu)先遍歷（前序、中序、后序）。答案解析：前序遍歷（根-左-右）：pythondefpreorder(root):ifnotroot:return[]result=[]stack=[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（左-根-右）：pythondefinorder(root):result=[]stack=[]current=rootwhilestackorcurrent:whilecurrent:stack.append(current)current=current.leftcurrent=stack.pop()result.append(current.val)current=current.rightreturnresult后序遍歷（左-右-根）：pythondefpostorder(root):ifnotroot:return[]result=[]stack=[(root,False)]whilestack:node,visited=stack.pop()ifnode:ifvisited:result.append(node.val)else:stack.append((node,True))stack.append((node.right,False))stack.append((node.left,False))returnresult題目8（15分）：實現一個無重復字符的最長子串。答案解析：滑動窗口：pythondeflengthOfLongestSubstring(s):char_set=set()left=0max_len=0forrightinrange(len(s)):whiles[right]inchar_set:char_set.remove(s[left])left+=1char_set.add(s[right])max_len=max(max_len,right-left+1)returnmax_len題目9（15分）：實現一個最小棧，支持push、pop、top和getMin操作。答案解析：使用兩個棧：pythonclassMinStack:def__init__(self):self.stack=[]self.min_stack=[]defpush(self,val):self.stack.append(val)ifnotself.min_stackorval<=self.min_stack[-1]:self.min_stack.append(val)defpop(self):ifnotself.stack:returnNonetop=self.stack.pop()iftop==self.min_stack[-1]:self.min_stack.pop()returntopdeftop(self):ifnotself.stack:returnNonereturnself.stack[-1]defgetMin(self):ifnotself.min_stack:returnNonereturnself.min_stack[-1]題目10（15分）：實現一個N叉樹的層序遍歷。答案解析：pythonfromcollectionsimportdequefromtypingimportListclassNode:def__init__(self,val=None,children=None):self.val=valself.children=childrenifchildrenisnotNoneelse[]deflevelOrder(root:'Node')->List[List[int]]:ifnotroot:return[]result=[]queue=deque([root])whilequeue:level_size=len(queue)current_level=[]for_inrange(level_size):node=queue.popleft()current_level.append(node.val)forchildinnode.children:queue.append(child)result.append(current_level)returnresult3.面向對象編程（5題，每題15分）題目11（15分）：設計一個單例模式，確保一個類只有一個實例，并提供一個全局訪問點。答案解析：餓漢式：pythonclassSingleton:_instance=Nonedef__new__(cls):ifcls._instanceisNone:cls._instance=super(Singleton,cls).__new__(cls)returncls._instance懶漢式（線程安全）：pythonimportthreadingclassSingleton:_instance=None_lock=threading.Lock()def__new__(cls):withcls._lock:ifcls._instanceisNone:cls._instance=super(Singleton,cls).__new__(cls)returncls._instance題目12（15分）：實現一個工廠模式，創(chuàng)建不同類型的產品（如Car、Bike）。答案解析：pythonfromabcimportABC,abstractmethodclassVehicle(ABC):@abstractmethoddefstart(self):passclassCar(Vehicle):defstart(self):return"Carstarting"classBike(Vehicle):defstart(self):return"Bikestarting"classVehicleFactory:defget_vehicle(vehicle_type):ifvehicle_type=="car":returnCar()elifvehicle_type=="bike":returnBike()else:raiseValueError("Invalidvehicletype")使用vehicle=VehicleFactory.get_vehicle("car")print(vehicle.start())題目13（15分）：實現一個觀察者模式，當主題對象狀態(tài)改變時，通知所有觀察者。答案解析：pythonclassSubject:def__init__(self):self._observers=[]self._state=Nonedefattach(self,observer):ifobservernotinself._observers:self._observers.append(observer)defdetach(self,observer):try:self._observers.remove(observer)exceptValueError:passdefnotify(self):forobserverinself._observers:observer.update(self)defset_state(self,state):self._state=stateself.notify()classObserver:defupdate(self,subject):passclassConcreteObserverA(Observer):defupdate(self,subject):print(f"ConcreteObserverA:Reactedtotheevent.State:{subject._state}")classConcreteObserverB(Observer):defupdate(self,subject):print(f"ConcreteObserverB:Reactedtotheevent.State:{subject._state}")使用subject=Subject()observer_a=ConcreteObserverA()observer_b=ConcreteObserverB()subject.attach(observer_a)subject.attach(observer_b)subject.set_state("State1")subject.set_state("State2")題目14（15分）：實現一個策略模式，定義一系列算法，使算法可互換。答案解析：pythonclassStrategy(ABC):@abstractmethoddefalgorithm(self,data):passclassConcreteStrategyA(Strategy):defalgorithm(self,data):returnsorted(data)classConcreteStrategyB(Strategy):defalgorithm(self,data):returnsorted(data,reverse=True)classContext:def__init__(self,strategy:Strategy):self._strategy=strategydefset_strategy(self,strategy:Strategy):self._strategy=strategydefdo_algorithm(self,data):returnself._strategy.algorithm(data)使用data=[3,1,4,1,5,9,2,6]context=Context(ConcreteStrategyA())print(context.do_algorithm(data))context.set_strategy(ConcreteStrategyB())print(context.do_algorithm(data))題目15（15分）：實現一個裝飾器模式，動態(tài)地給對象添加額外的職責。答案解析：pythondefdecorator_function(func):defwrapper(args,kwargs):print("Beforecallingthefunction")result=func(args,kwargs)print("Aftercallingthefunction")returnresultreturnwrapper@decorator_functiondefsay_hello(name):print(f"Hello,{name}!")say_hello("Alice")二、系統(tǒng)設計（5題，共25分）1.微服務架構（2題，每題12.5分）題目16（12.5分）：設計一個短鏈接服務，要求高可用、高性能、可分布式。答案解析：1.系統(tǒng)架構：-前端服務：負載均衡器（如Nginx）分發(fā)請求到多個短鏈接服務實例-短鏈接服務：無狀態(tài)服務，可水平擴展-數據庫：分布式緩存（RedisCluster）存儲原始URL和短鏈接映射關系-超時策略：設置合理的TTL，避免數據庫壓力2.核心流程：-生成短鏈接：使用Base62編碼（a-z,A-Z,0-9）將隨機ID映射為短字符串-緩存：將映射關系存儲在Redis中，設置TTL（如24小時）-重定向：根據短鏈接從Redis獲取原始URL，返回301永久重定向3.高可用設計：-服務熔斷：使用Hystrix/Sentinel防止雪崩效應-異步處理：使用消息隊列（Kafka/RabbitMQ）處理高并發(fā)請求題目17（12.5分）：設計一個簡單的微博系統(tǒng)，支持發(fā)布、關注、點贊功能。答案解析：1.系統(tǒng)架構：-API網關：路由請求到微服務（用戶、發(fā)布、關注、點贊）-服務發(fā)現：Eureka/Consul實現服務注冊與發(fā)現-消息隊列：Kafka/RabbitMQ處理異步事件（如關注通知）2.數據庫設計：-用戶表：用戶ID、昵稱、密碼等-發(fā)布表：發(fā)布ID、用戶ID、內容、時間等-關注關系表：用戶ID、關注對象ID-點贊表：用戶ID、發(fā)布ID3.關鍵功能設計：-發(fā)布：冪等性設計，防止重復發(fā)布-關注：實時推送關注者動態(tài)，使用WebSocket/WebRTC-點贊：分布式鎖防止并發(fā)沖突2.高并發(fā)系統(tǒng)（3題，每題8.33分）題目18（8.33分）：設計一個高并發(fā)的秒殺系統(tǒng)，要求防超賣、高可用。答案解析：1.核心流程：-預減庫存：前端發(fā)送請求時先預減庫存，成功則支付，失敗則回滾-分布式鎖：使用Redis分布式鎖防止超賣-異步處理：使用消息隊列確認訂單狀態(tài)2.系統(tǒng)架構：-流量控制：熔斷器、限流器（令牌桶算法）-數據一致性：數據庫事務+消息隊列最終一致性-緩存設計：Redis緩存庫存，TTL設置短時間題目19（8.33分）：設計一個高并發(fā)的搜索系統(tǒng)，支持實時搜索。答案解析：1.系統(tǒng)架構：-前端搜索：負載均衡器分發(fā)請求到搜索集群-搜索服務：Elasticsearch/ShardingSphere集群-緩存層：Redis緩存熱點查詢結果2.關鍵設計：-分片策略：按字母或關鍵詞分片-實時更新：消息隊列訂閱數據變更，觸發(fā)索引更新-搜索優(yōu)化：多字段加權、模糊查詢優(yōu)化題目20（8.33分）：設計一個分布式計數器系統(tǒng)，支持高并發(fā)計數。答案解析：1.核心實現：-Redis原子操作：INCR命令實現原子計數-分布式鎖：當Redis計數器異常時使用鎖保護2.系統(tǒng)架構：-分片設計：按業(yè)務線分片計數器-異步補償：消息隊列記錄計數日志，定時修復異常-監(jiān)控告警：計數器異常時觸發(fā)告警三、數據庫與緩存（5題，共25分）1.數據庫設計（3題，每題8.33分）題目21（8.33分）：設計一個電商訂單表，支持高并發(fā)寫入和查詢。答案解析：1.表結構：sqlCREATETABLEorders(order_idBIGINTPRIMARYKEY,user_idBIGINT,product_idBIGINT,quantityINT,priceDECIMAL(10,2),statusVARCHAR(20),create_timeTIMESTAMP,update_timeTIMESTAMP)2.索引設計：-主鍵索引：order_id-覆蓋索引：創(chuàng)建時間+用戶ID（用于查詢用戶訂單）-查詢優(yōu)化：為status和create_time添加索引3.高并發(fā)優(yōu)化：-分表：按用戶ID或訂單ID哈希分表-讀寫分離：主庫寫，從庫讀題目22（8.33分）：設計一個社交關系表，支持快速添加/刪除好友關系。答案解析：1.表結構：sqlCREATETABLEfriendships(user_id1BIGINT,user_id2BIGINT,statusVARCHAR(20),create_timeTIMESTAMP,PRIMARYKEY(user_id1,user_id2),FOREIGNKEY(user_id1)REFERENCESusers(id),FOREIGNKEY(user_id2)REFERENCESusers(id))2.索引設計：-復合主鍵：用戶ID1+用戶ID2（確保唯一性）-聚合索引：用戶ID2+狀態(tài)（用于查找某用戶的所有好友）3.查詢優(yōu)化：-自關聯查詢：查找共同好友-朋友圈設計：使用遞歸查詢或臨時表題目23（8.33分）：設計一個新聞推薦系統(tǒng)數據庫，支持實時更新推薦結果。答案解析：1.表結構：sqlCREATETABLEnews(idBIGINTPRIMARYKEY,titleVARCHAR(255),contentTEXT,categoryVARCHAR(50),publish_timeTIMESTAMP)CREATETABLEuser_preferences(user_idBIGINT,categoryVARCHAR(50),weightINT,PRIMARYKEY(user_id,category))CREATETABLEnews_recommendations(user_idBIGINT,news_idBIGINT,scoreDECIMAL(10,2),PRIMARYKEY(user_id,news_id),FOREIGNKEY(user_id)REFERENCESusers(id),FOREIGNKEY(news_id)REFERENCESnews(id))2.索引設計：-新聞表：發(fā)布時間索引（用于最新推薦）-用戶偏好：用戶ID+分類索引（用于快速獲取偏好）-推薦表：用戶ID+新聞ID（確保唯一性）3.實時更新：-事件觸發(fā)：使用觸發(fā)器更新推薦結果-異步計算：消息隊列觸發(fā)推薦計算2.緩存應用（2題，每題8.33分）題目24（8.33分）：設計一個分布式緩存架構，支持高并發(fā)讀操作。答案解析：1.架構設計：-緩存層：RedisCluster（分片+持久化）-分布式鎖：使用Redis鎖保護熱點數據-