高级软件工程师面试题与解答详解

2026年高级软件工程师面试题与解答详解一、编程题（共3题，每题20分，总分60分）题目1（Java）：请实现一个方法，输入一个字符串，返回该字符串中所有字符的唯一组合（不区分顺序），并按字典序排序。例如，输入"abc"，输出["a","ab","abc","ac","b","bc","c"]。解答：javaimportjava.util.;publicclassUniqueCombinations{publicList<String>generateCombinations(Stringinput){List<String>result=newArrayList<>();if(input==null||input.length()==0)returnresult;char[]chars=input.toCharArray();Arrays.sort(chars);//字典序排序boolean[]used=newboolean[chars.length];backtrack(chars,newStringBuilder(),used,result);returnresult;}privatevoidbacktrack(char[]chars,StringBuilderpath,boolean[]used,List<String>result){result.add(path.toString());for(inti=0;i<chars.length;i++){if(used[i]||(i>0&&chars[i]==chars[i-1]&&!used[i-1]))continue;used[i]=true;path.append(chars[i]);backtrack(chars,path,used,result);path.deleteCharAt(path.length()-1);used[i]=false;}}publicstaticvoidmain(String[]args){UniqueCombinationssolution=newUniqueCombinations();System.out.println(solution.generateCombinations("abc"));}}解析：1.排序处理：首先对字符数组进行排序，确保结果按字典序排列。2.回溯法：使用回溯算法生成所有可能的组合，通过`used`数组记录已选择的字符，避免重复。3.剪枝优化：当当前字符与前一个字符相同且前一个字符未被选择时，跳过该分支，防止生成重复组合。题目2（Python）：设计一个类`LRUCache`，实现LRU（最近最少使用）缓存机制。支持`get`和`put`操作，时间复杂度为O(1)。解答：pythonclassListNode:def__init__(self,key=0,value=0):self.key=keyself.value=valueself.prev=Noneself.next=NoneclassLRUCache:def__init__(self,capacity:int):self.capacity=capacityself.cache={}self.head=ListNode(0,0)self.tail=ListNode(0,0)self.head.next=self.tailself.tail.prev=self.headdefget(self,key:int)->int:ifkeynotinself.cache:return-1node=self.cache[key]self._move_to_head(node)returnnode.valuedefput(self,key:int,value:int)->None:ifkeyinself.cache:node=self.cache[key]node.value=valueself._move_to_head(node)else:iflen(self.cache)==self.capacity:self._remove_tail()new_node=ListNode(key,value)self.cache[key]=new_nodeself._add_to_head(new_node)def_move_to_head(self,node):self._remove_node(node)self._add_to_head(node)def_add_to_head(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_nodedef_remove_tail(self):tail_prev=self.tail.prevself._remove_node(tail_prev)delself.cache[tail_prev.key]解析：1.双向链表+哈希表：使用双向链表维护访问顺序，哈希表记录键值对，实现O(1)的get和put操作。2.头部插入：当访问或插入节点时，将其移动到链表头部。3.尾部删除：当缓存满时，删除链表尾部节点（最近最少使用）。题目3（C++）：给定一个包含`n`个整数的数组，返回所有和为`target`的三个数的组合。假设数组已排序，且不重复。解答：cppinclude<vector>usingnamespacestd;classSolution{public:vector<vector<int>>threeSum(vector<int>&nums){vector<vector<int>>result;if(nums.size()<3)returnresult;sort(nums.begin(),nums.end());for(inti=0;i<nums.size()-2;i++){if(i>0&&nums[i]==nums[i-1])continue;if(nums[i]>0&&nums[i]>target)break;intleft=i+1,right=nums.size()-1;while(left<right){intsum=nums[i]+nums[left]+nums[right];if(sum==target){result.push_back({nums[i],nums[left],nums[right]});while(left<right&&nums[left]==nums[left+1])left++;while(left<right&&nums[right]==nums[right-1])right--;left++;right--;}elseif(sum<target)left++;elseright--;}}returnresult;}};解析：1.排序去重：先排序数组，避免重复组合，同时便于双指针操作。2.固定首元素：遍历数组时，跳过重复的元素。3.双指针法：对于每个首元素，使用双指针从两端向中间移动，寻找和为`target`的另外两个数。二、系统设计题（共2题，每题20分，总分40分）题目4（分布式系统）：设计一个高并发的短链接生成系统，要求：1.支持秒级生成大量短链接。2.支持链路追踪（记录每次点击的来源IP和用户ID）。3.链接有效期支持自定义（如10分钟）。解答：1.短链接生成：-使用`62`进制编码（a-z,A-Z,0-9），将`UUID`或`自增ID`映射为短字符串。-前缀使用分布式ID生成器（如TwitterSnowflake），保证全局唯一性。2.链路追踪：-后端存储每次点击的请求日志，包含来源IP、用户ID、时间戳。-使用Redis或ES实现快速查询。3.有效期管理：-在数据库中记录每个链接的创建时间和有效期。-前端或后端校验链接是否过期，过期则返回404或重定向到原始链接。4.架构图（文字描述）：-API网关：路由请求到不同的后端服务。-短链接服务：生成和解析短链接，使用Redis缓存热点链接。-数据库：存储链接元数据和点击日志。-定时任务：清理过期链接和日志。解析：1.性能优化：采用分布式ID和缓存，减少数据库压力。2.链路追踪：结合日志系统和数据库实现，满足分析需求。3.有效期：通过数据库校验或缓存过期策略实现。题目5（微服务）：设计一个电商平台的订单服务，要求：1.支持高并发下单（每秒数千订单）。2.处理订单超卖问题（库存实时扣减）。3.异步通知支付成功后自动完成订单。解答：1.高并发下单：-使用分布式事务（2PC或TCC）保证订单和库存的一致性。-库存扣减使用本地消息表或可靠事件模式，确保最终一致性。2.超卖处理：-库存扣减时，使用数据库乐观锁（version字段）或分布式锁（Redis或ZooKeeper）。-若库存不足，立即返回错误，防止超卖。3.异步通知：-支付系统通过消息队列（Kafka或RabbitMQ）发送支付成功事件。-订单服务订阅该事件，完成订单状态更新。4.架构图（文字描述）：-订单服务：处理下单请求，扣减库存。-库存服务：使用Redis或数据库实现原子扣减。-消息队列：传递支付事件。-数据库：存储订单和库存数据。解析：1.分布式事务：采用可靠消息最终一致性方案，避免强一致性带来的性能问题。2.超卖问题：通过锁机制或乐观锁保证库存准确性。3.异步化：利用消息队列解耦系统，提升吞吐量。三、数据库题（共1题，20分）题目6（SQL）：给定两张表：-`orders`（订单表，`order_id`,`user_id`,`total_amount`,`status`）-`payments`（支付表，`payment_id`,`order_id`,`amount`,`payment_time`）编写SQL查询：1.统计每个用户的订单总金额（未支付订单单独统计）。2.查询未支付订单中，金额最高的前5个订单。解答：sql--1.统计每个用户的订单总金额SELECTo.user_id,SUM(CASEWHENo.status='unpaid'THENo.total_amountELSE0END)ASunpaid_total,SUM(CASEWHENo.status='paid'THENo.total_amountELSE0END)ASpaid_totalFROMordersoGROUPBYo.user_idORDERBYunpaid_totalDESC,