2026年軟件工程師面試題集及解答技巧一、編程基礎(chǔ)題（共5題，每題10分，總分50分）題目1（10分）編寫(xiě)一個(gè)函數(shù)，實(shí)現(xiàn)二叉樹(shù)的深度優(yōu)先遍歷（前序遍歷），并返回遍歷結(jié)果的列表。要求使用遞歸方式實(shí)現(xiàn)。pythonclassTreeNode:def__init__(self,val=0,left=None,right=None):self.val=valself.left=leftself.right=rightdefpreorder_traversal(root):請(qǐng)?jiān)诖颂幘帉?xiě)代碼pass題目2（10分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)LRU（最近最少使用）緩存，支持get和put操作。要求使用哈希表和雙向鏈表實(shí)現(xiàn)，get操作返回對(duì)應(yīng)鍵的值，如果不存在返回-1；put操作將鍵值對(duì)插入緩存，如果鍵已存在則更新值，并移除最久未使用的元素，如果緩存容量已滿。題目3（10分）給定一個(gè)字符串s，找到其中最長(zhǎng)的回文子串。要求時(shí)間復(fù)雜度不超過(guò)O(n2)。題目4（10分）實(shí)現(xiàn)快速排序算法，要求使用原地排序方式（不使用額外數(shù)組），并返回排序后的數(shù)組。題目5（10分）編寫(xiě)一個(gè)函數(shù)，檢查一個(gè)字符串是否是有效的括號(hào)組合。例如，輸入"()[]{}"返回True，輸入"(]"返回False。二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)題（共3題，每題20分，總分60分）題目6（20分）設(shè)計(jì)一個(gè)微博系統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)，需要支持以下功能：1.用戶注冊(cè)和登錄2.發(fā)布微博（支持文本、圖片）3.微博流展示（顯示關(guān)注用戶的最新微博）4.點(diǎn)贊和評(píng)論功能要求：1.描述系統(tǒng)的主要組件2.說(shuō)明數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案3.分析系統(tǒng)的性能瓶頸和解決方案題目7（20分）設(shè)計(jì)一個(gè)高并發(fā)的短鏈接系統(tǒng)，要求：1.支持將任意長(zhǎng)度的URL轉(zhuǎn)換為固定長(zhǎng)度的短鏈接2.支持從短鏈接反查原始URL3.系統(tǒng)需要支持高并發(fā)訪問(wèn)4.需要考慮短鏈接的唯一性和可記憶性要求：1.描述系統(tǒng)架構(gòu)2.說(shuō)明數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案3.分析系統(tǒng)的擴(kuò)展性和容錯(cuò)性題目8（20分）設(shè)計(jì)一個(gè)在線音樂(lè)播放系統(tǒng)，需要支持以下功能：1.用戶登錄和歌曲搜索2.歌曲播放（支持?jǐn)帱c(diǎn)續(xù)播）3.播放列表管理4.音頻質(zhì)量控制要求：1.描述系統(tǒng)的主要組件2.說(shuō)明數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案3.分析系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和容錯(cuò)性三、數(shù)據(jù)庫(kù)題（共2題，每題15分，總分30分）題目9（15分）設(shè)計(jì)一個(gè)電子商務(wù)平臺(tái)的數(shù)據(jù)庫(kù)模型，需要支持以下功能：1.用戶信息管理2.商品信息管理3.購(gòu)物車功能4.訂單管理要求：1.畫(huà)出主要的E-R圖2.寫(xiě)出主要的SQL查詢語(yǔ)句示例3.分析數(shù)據(jù)庫(kù)的索引優(yōu)化方案題目10（15分）假設(shè)你需要優(yōu)化一個(gè)電商網(wǎng)站的商品搜索功能，請(qǐng)回答：1.你會(huì)采用哪些索引策略？2.如何設(shè)計(jì)查詢緩存？3.如何處理大數(shù)據(jù)量下的搜索性能問(wèn)題？四、算法題（共4題，每題15分，總分60分）題目11（15分）給定一個(gè)整數(shù)數(shù)組，找出其中不重復(fù)的數(shù)字，并返回它們的數(shù)量。要求時(shí)間復(fù)雜度O(n)。題目12（15分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)二分查找算法，要求處理重復(fù)元素的情況，返回第一個(gè)等于目標(biāo)值的元素索引。題目13（15分）設(shè)計(jì)一個(gè)算法，找出數(shù)組中和為特定值的三元組數(shù)量。要求時(shí)間復(fù)雜度O(n2)。題目14（15分）編寫(xiě)一個(gè)函數(shù)，檢查一個(gè)鏈表是否存在環(huán)，并返回環(huán)的入口節(jié)點(diǎn)。答案及解析編程基礎(chǔ)題答案及解析題目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。使用遞歸方式實(shí)現(xiàn)，先訪問(wèn)當(dāng)前節(jié)點(diǎn)，然后遞歸遍歷左子樹(shù)和右子樹(shù)。時(shí)間復(fù)雜度為O(n)，空間復(fù)雜度為O(h)，其中h為二叉樹(shù)的高度。題目2答案pythonclassLRUCache:def__init__(self,capacity:int):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:int)->int:ifkeynotinself.cache:return-1node=self.cache[key]self._move_to_front(node)returnnode.valuedefput(self,key:int,value:int)->None:ifkeyinself.cache:node=self.cache[key]node.value=valueself._move_to_front(node)else:iflen(self.cache)==self.capacity:lru=self.tail.prevdelself.cache[lru.key]self._remove_node(lru)new_node=self.Node(key,value)self.cache[key]=new_nodeself._add_node(new_node)def_move_to_front(self,node):self._remove_node(node)self._add_node(node)def_add_node(self,node):node.prev=self.headnode.next=self.head.nextself.head.next.prev=nodeself.head.next=nodedef_remove_node(self,node):prev_node=node.prevnext_node=node.nextprev_node.next=next_nodenext_node.prev=prev_node解析：LRU緩存使用雙向鏈表+哈希表實(shí)現(xiàn)。雙向鏈表維護(hù)訪問(wèn)順序，哈希表實(shí)現(xiàn)O(1)時(shí)間復(fù)雜度的查找。get操作將訪問(wèn)的節(jié)點(diǎn)移動(dòng)到鏈表頭部，put操作時(shí)如果已存在則更新值并移動(dòng)到頭部，如果容量已滿則移除鏈表尾部節(jié)點(diǎn)（最久未使用）。題目3答案pythondeflongest_palindrome(s:str)->str:ifnots:return""start,end=0,0foriinrange(len(s)):len1=self._expand_around_center(s,i,i)len2=self._expand_around_center(s,i,i+1)max_len=max(len1,len2)ifmax_len>end-start:start=i-(max_len-1)//2end=i+max_len//2returns[start:end+1]def_expand_around_center(self,s:str,left:int,right:int)->int:whileleft>=0andright<len(s)ands[left]==s[right]:left-=1right+=1returnright-left-1解析：使用中心擴(kuò)展法，對(duì)于每個(gè)字符（或字符間空隙）都嘗試向兩邊擴(kuò)展，找到最長(zhǎng)的回文子串。時(shí)間復(fù)雜度為O(n2)，空間復(fù)雜度為O(1)。題目4答案pythondefquick_sort(arr):defpartition(low,high):pivot=arr[high]i=low-1forjinrange(low,high):ifarr[j]<=pivot:i+=1arr[i],arr[j]=arr[j],arr[i]arr[i+1],arr[high]=arr[high],arr[i+1]returni+1def_quick_sort(low,high):iflow<high:pi=partition(low,high)_quick_sort(low,pi-1)_quick_sort(pi+1,high)_quick_sort(0,len(arr)-1)returnarr解析：快速排序采用分治策略，選擇一個(gè)基準(zhǔn)值，將數(shù)組分為兩部分，使得左部分都小于基準(zhǔn)值，右部分都大于基準(zhǔn)值。時(shí)間復(fù)雜度平均為O(nlogn)，最壞為O(n2)。題目5答案pythondefisValid(s:str)->bool:stack=[]mapping={')':'(','}':'{',']':'['}forcharins:ifcharinmapping.values():stack.append(char)elifcharinmapping.keys():ifnotstackormapping[char]!=stack.pop():returnFalseelse:returnFalsereturnnotstack解析：使用棧來(lái)匹配括號(hào)，遇到開(kāi)括號(hào)入棧，閉括號(hào)時(shí)檢查棧頂是否為對(duì)應(yīng)的開(kāi)括號(hào)。如果匹配則彈出棧頂，否則返回False。最后棧應(yīng)為空。系統(tǒng)設(shè)計(jì)題答案及解析題目6答案設(shè)計(jì)微博系統(tǒng)基礎(chǔ)架構(gòu)：1.系統(tǒng)組件：-用戶服務(wù)：處理用戶注冊(cè)、登錄、個(gè)人信息管理-微博服務(wù)：處理微博發(fā)布、編輯、刪除-存儲(chǔ)服務(wù)：存儲(chǔ)微博內(nèi)容、用戶數(shù)據(jù)-搜索服務(wù)：提供微博搜索功能-推薦服務(wù)：根據(jù)用戶行為推薦內(nèi)容-認(rèn)證服務(wù)：處理OAuth等認(rèn)證流程2.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案：-用戶數(shù)據(jù)：MongoDB存儲(chǔ)用戶信息，索引用戶ID-微博數(shù)據(jù)：MySQL存儲(chǔ)微博內(nèi)容，主鍵ID，建立索引于用戶ID、時(shí)間戳-文件存儲(chǔ)：對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)（如AWSS3）存儲(chǔ)圖片等文件-緩存：Redis緩存熱點(diǎn)微博和用戶信息3.性能瓶頸及解決方案：-微博流查詢：使用Redis緩存用戶關(guān)注列表和最新微博-并發(fā)寫(xiě)入：使用消息隊(duì)列（Kafka）異步處理微博發(fā)布-負(fù)載均衡：使用Nginx分發(fā)請(qǐng)求到多個(gè)應(yīng)用服務(wù)器-數(shù)據(jù)庫(kù)分片：當(dāng)微博量增長(zhǎng)時(shí)，對(duì)微博表進(jìn)行分片解析：微博系統(tǒng)需要考慮高并發(fā)、大數(shù)據(jù)量、實(shí)時(shí)性等特點(diǎn)。采用微服務(wù)架構(gòu)提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和容錯(cuò)性。使用適當(dāng)?shù)木彺娌呗蕴岣卟樵冃阅?。題目7答案設(shè)計(jì)短鏈接系統(tǒng)：1.系統(tǒng)架構(gòu)：-域名解析服務(wù)：將短鏈接解析為長(zhǎng)鏈接-路由服務(wù)：根據(jù)短鏈接hash值路由到存儲(chǔ)服務(wù)-存儲(chǔ)服務(wù)：持久化長(zhǎng)鏈接和對(duì)應(yīng)短鏈接映射關(guān)系-緩存服務(wù)：緩存熱點(diǎn)短鏈接映射-接入服務(wù)：處理所有入站請(qǐng)求2.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案：-使用哈希函數(shù)（如SHA-256）生成短鏈接-將短鏈接和長(zhǎng)鏈接映射存儲(chǔ)在Redis中，設(shè)置過(guò)期時(shí)間-對(duì)于高頻訪問(wèn)的短鏈接，使用Memcached進(jìn)行緩存3.擴(kuò)展性和容錯(cuò)性分析：-垂直擴(kuò)展：通過(guò)增加緩存節(jié)點(diǎn)提高并發(fā)處理能力-水平擴(kuò)展：通過(guò)增加域名解析服務(wù)副本提高可用性-冗余設(shè)計(jì)：在多個(gè)數(shù)據(jù)中心部署服務(wù)，防止單點(diǎn)故障-冗余哈希：生成多個(gè)短鏈接候選，確保一個(gè)可用解析：短鏈接系統(tǒng)需要保證高可用性、快速解析和唯一性。通過(guò)合理的架構(gòu)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略，可以滿足這些需求。題目8答案設(shè)計(jì)在線音樂(lè)播放系統(tǒng)：1.系統(tǒng)組件：-認(rèn)證服務(wù)：處理用戶登錄和權(quán)限管理-搜索服務(wù)：提供歌曲搜索功能-播放服務(wù)：處理播放請(qǐng)求和音頻流-緩存服務(wù)：緩存熱門歌曲和播放列表-存儲(chǔ)服務(wù)：存儲(chǔ)音頻文件和元數(shù)據(jù)2.數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方案：-用戶數(shù)據(jù)：MongoDB存儲(chǔ)用戶信息和播放歷史-歌曲數(shù)據(jù)：MySQL存儲(chǔ)歌曲元數(shù)據(jù)，建立索引于歌曲ID、藝術(shù)家-音頻文件：分布式文件系統(tǒng)（如HDFS）存儲(chǔ)音頻文件-播放記錄：Redis存儲(chǔ)實(shí)時(shí)播放統(tǒng)計(jì)3.可擴(kuò)展性和容錯(cuò)性分析：-流媒體傳輸：使用HLS或DASH協(xié)議實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)碼率流-負(fù)載均衡：使用Nginx分發(fā)播放請(qǐng)求到多個(gè)媒體服務(wù)器-容錯(cuò)設(shè)計(jì)：使用CDN分發(fā)音頻文件，防止單點(diǎn)故障-緩存策略：對(duì)熱門歌曲使用多級(jí)緩存（內(nèi)存+SSD）解析：音樂(lè)播放系統(tǒng)需要保證音頻質(zhì)量、低延遲和高并發(fā)處理能力。通過(guò)合理的架構(gòu)設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)策略，可以滿足這些需求。數(shù)據(jù)庫(kù)題答案及解析題目9答案電子商務(wù)平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)模型：1.E-R圖：plaintext用戶(用戶ID,用戶名,郵箱,密碼)商品(商品ID,商品名,價(jià)格,庫(kù)存)購(gòu)物車(購(gòu)物車ID,用戶ID,商品ID,數(shù)量)訂單(訂單ID,用戶ID,訂單時(shí)間,總價(jià))訂單項(xiàng)(訂單項(xiàng)ID,訂單ID,商品ID,數(shù)量,單價(jià))2.SQL查詢示例：sql--查詢用戶購(gòu)物車中的商品SELECTg.商品名,c.數(shù)量FROM商品gJOIN購(gòu)物車cONg.商品ID=c.商品IDWHEREc.用戶ID=13.索引優(yōu)化方案：-用戶表：用戶ID為主鍵，索引用戶名-商品表：商品ID為主鍵，索引商品名、價(jià)格-購(gòu)物車表：復(fù)合索引(用戶ID,商品ID)-訂單表：訂單ID為主鍵，索引用戶ID、訂單時(shí)間解析：電子商務(wù)平臺(tái)需要支持復(fù)雜的查詢和事務(wù)處理。通過(guò)合理的表設(shè)計(jì)和索引策略，可以提高數(shù)據(jù)庫(kù)性能。題目10答案電商網(wǎng)站搜索功能優(yōu)化：1.索引策略：-使用Elasticsearch建立商品索引，包含商品名稱、描述、屬性等-對(duì)熱門搜索詞建立倒排索引，提高搜索速度-使用分詞器處理中文搜索詞2.查詢緩存：-使用Redis緩存熱點(diǎn)搜索結(jié)果-對(duì)搜索查詢參數(shù)進(jìn)行哈希，作為緩存鍵-設(shè)置合理的過(guò)期時(shí)間，防止緩存數(shù)據(jù)過(guò)時(shí)3.大數(shù)據(jù)量下的搜索性能：-使用分頁(yè)查詢，避免一次性加載過(guò)多結(jié)果-對(duì)搜索結(jié)果進(jìn)行排序，優(yōu)先展示相關(guān)度高的商品-使用近似查詢算法處理大數(shù)據(jù)量搜索解析：搜索功能是電商網(wǎng)站的核心，需要保證搜索速度和相關(guān)性。通過(guò)合理的索引和緩存策略，可以提高搜索性能。算法題答案及解析題目11答案找出數(shù)組中不重復(fù)的數(shù)字：pythondefcount_unique_numbers(nums):seen=set()unique=set()fornuminnums:ifnumnotinseen:unique.add(num)else:ifnuminunique:unique.remove(num)seen.add(num)returnlen(unique)解析：使用兩個(gè)集合，一個(gè)記錄已見(jiàn)數(shù)字，一個(gè)記錄唯一數(shù)字。遍歷數(shù)組時(shí)，如果數(shù)字未見(jiàn)過(guò)則加入唯一集合，如果見(jiàn)過(guò)則從唯一集合中移除。最后返回唯一集合的大小。題目12答案二分查找算法處理重復(fù)元素：pythondeffirst_occurrence(nums,target):left,right=0,len(nums)-1result=-1whileleft<=right:mid=left+(right-left)//2ifnums[mid]==target:result=midright=mid-1elifnums[mid]<target:left=mid+1else:right=mid-1returnresult解析：在找到目標(biāo)值時(shí)，繼續(xù)向左搜索，