中国市场下高级工程师面试题及答案解析

2026年中国市场下：高级工程师面试题及答案解析一、编程与算法（5题，每题20分，共100分）1.题目：请实现一个函数，输入一个整数数组，返回数组中所有三个整数相加等于零的个数。不能重复计算相同的组合。例如，输入`[2,7,11,15,-2,-1,1,-5,0]`，输出为`4`（组合为`[-2,-1,3]`、`[-2,0,2]`、`[-5,1,4]`、`[0,0,0]`）。答案：pythondefthree_sum(nums):nums.sort()n=len(nums)count=0foriinrange(n-2):ifi>0andnums[i]==nums[i-1]:continueleft,right=i+1,n-1whileleft<right:total=nums[i]+nums[left]+nums[right]iftotal==0:count+=1whileleft<rightandnums[left]==nums[left+1]:left+=1whileleft<rightandnums[right]==nums[right-1]:right-=1left+=1right-=1eliftotal<0:left+=1else:right-=1returncount解析：首先对数组进行排序，以方便使用双指针法。遍历数组时，对于每个`nums[i]`，使用左右指针`left`和`right`分别指向`i+1`和`n-1`。若三数之和等于零，则计数并移动指针以避免重复计算；若小于零，则左指针右移；若大于零，则右指针左移。时间复杂度为`O(n²)`，空间复杂度为`O(1)`。2.题目：请设计一个LRU（LeastRecentlyUsed）缓存，支持`get`和`put`操作。缓存容量为`capacity`。例如：-初始化`LRU(2)`，调用`put(1,1)`后缓存为`{1:1}`，调用`put(2,2)`后缓存为`{1:1,2:2}`，调用`get(1)`返回`1`（最近使用`1`），调用`put(3,3)`时容量不足，需删除最久未使用的`2`，缓存变为`{1:1,3:3}`。答案：pythonclassListNode:def__init__(self,key=0,value=0,prev=None,next=None):self.key=keyself.value=valueself.prev=prevself.next=nextclassLRUCache:def__init__(self,capacity:int):self.capacity=capacityself.cache={}self.head=ListNode()self.tail=ListNode()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:node=ListNode(key,value)self.cache[key]=nodeself._add_node(node)iflen(self.cache)>self.capacity:tail=self._pop_tail()delself.cache[tail.key]def_move_to_head(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_nodedef_pop_tail(self):res=self.tail.prevself._remove_node(res)returnres解析：LRU缓存通过双向链表和哈希表实现。双向链表维护最近使用顺序，哈希表实现`O(1)`的`get`和`put`。`get`操作将节点移动到头部，`put`操作插入新节点并删除最久未使用的节点（若超出容量）。3.题目：给定一个字符串`s`，返回其中最长的回文子串的长度。例如，输入`"babad"`，输出为`3`（"bab"或"aba"）。答案：pythondeflongest_palindrome(s:str)->int:ifnots:return0n=len(s)dp=[[False]nfor_inrange(n)]max_len=1foriinrange(n):dp[i][i]=Trueforiinrange(n-1):ifs[i]==s[i+1]:dp[i][i+1]=Truemax_len=2forlengthinrange(3,n+1):foriinrange(n-length+1):j=i+length-1ifs[i]==s[j]anddp[i+1][j-1]:dp[i][j]=Truemax_len=lengthreturnmax_len解析：动态规划解法。`dp[i][j]`表示`s[i..j]`是否为回文。初始化单字符为回文，检查相邻字符，然后扩展子串长度。时间复杂度为`O(n²)`，空间复杂度为`O(n²)`。4.题目：设计一个算法，找到无重复字符的最长子串的长度。例如，输入`"abcabcbb"`，输出为`3`（"abc"`）。答案：pythondeflength_of_longest_substring(s:str)->int: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解析：滑动窗口解法。使用`left`和`right`指针维护窗口，`char_set`记录窗口中的字符。若`right`字符已存在，则移动`left`直到去重。时间复杂度为`O(n)`，空间复杂度为`O(min(n,m))`（`m`为字符集大小）。5.题目：给定一个二叉树，判断其是否为平衡二叉树（左右子树高度差不超过1）。例如：3/\920/\157是平衡二叉树。答案：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_height,left_balanced=check(node.left)right_height,right_balanced=check(node.right)returnmax(left_height,right_height)+1,left_balancedandright_balancedandabs(left_height-right_height)<=1returncheck(root)[1]解析：递归解法。`check`函数返回子树高度和是否平衡。若左右子树均平衡且高度差不超过1，则当前树平衡。时间复杂度为`O(n)`，空间复杂度为`O(h)`（`h`为树高度）。二、系统设计（3题，每题30分，共90分）1.题目：设计一个支持高并发的短链接系统。要求：-输入长链接，输出短链接（如`/abc123`）。-支持分布式存储和快速跳转。-具备一定的防攻击能力（如限制访问频率）。答案：1.短链接生成：使用哈希函数（如`hash(url)%10000`）生成6位短码，结合随机前缀避免冲突。2.分布式存储：将短链接与长链接存储在Redis（热点数据）和分布式文件系统（如HDFS）。3.防攻击：Redis设置过期时间，限制短链接访问频率（如每个IP每分钟不超过100次）。4.跳转实现：解析短码，查询Redis，若未命中则查询HDFS，返回长链接。解析：核心在于短码生成、分布式存储和防攻击。Redis用于高并发缓存，HDFS用于持久化存储。2.题目：设计一个实时日志分析系统，要求：-支持每秒百万级别的日志接入。-实时统计词频最高的Top10词。-支持关键词过滤（如禁止"error"）。答案：1.日志接入：使用Kafka（分布式队列）接收日志，分批发送到Flume（收集器）。2.词频统计：Flume将日志写入HDFS，MapReduce或Spark进行分词和词频统计，结果存入Redis。3.实时Top10：Redis使用`SortedSet`维护词频，客户端按需查询。4.关键词过滤：Flume配置正则过滤规则，拒绝包含禁止词的日志。解析：Kafka+Flume+Spark+Redis架构。Kafka抗峰值，Spark处理大数据，Redis实时统计。3.题目：设计一个高并发的秒杀系统。要求：-每秒百万请求，库存秒杀完毕。-防止超卖和秒杀作弊。答案：1.库存锁：使用Redis的`SETNX`命令锁定库存，成功则扣减，失败则返回库存不足。2.分布式锁：若单机Redis压力过大，使用Redisson或ZooKeeper实现分布式锁。3.防作弊：用户验证码、手机号绑定，限制IP和用户购买上限。4.结果通知：秒杀成功后，通过WebSocket或MQ推送结果。解析：核心是库存锁和防作弊。Redis`SETNX`保证原子性，分布式锁解决多机问题。三、数据库与中间件（2题，每题20分，共40分）1.题目：数据库分库分表方案设计。假设某电商平台订单表`orders`数据量达10亿，设计分库分表策略。答案：1.分库：按业务线分库，如订单库、商品库。使用ShardingSphere或MyCAT实现分库路由。2.分表：按时间或ID分表，如`orders_2023`、`orders_2024`，或哈希分表`orders_hash`。3.索引优化：分表后重建索引，使用多级索引（如`user_id`+`order_time`）。解析：分库解决单库压力，分表提升查询效率。分表键需保证数据均匀分布。2.题目：设计一个高可用消息队列，要求：-支持毫秒级延迟。-保证消息至少传递一次。答案：1.消息队列：使用RabbitMQ或RocketMQ，集群部署（如RabbitMQ3节点）。2.延迟消息：RabbitMQ使用死信队列+TTL，RocketMQ支持定时消息。3.至少一次传递：开启消息确认机制（ack），客户端手动ACK。解析：核心是集群部署和消息确认。RabbitMQ适合简单场景，RocketMQ支持更复杂特性。四、网络与安全（2题，每题15分，共30分）1.题目：HTTPS协议中，如何保证数据传输的安全性？答案：1.对称加密：TLS握手后使用AES加密数据。2.非对称加密：RSA或ECDHE交换对称密钥。3.完整性校验：HMAC+SHA256防止篡改。4.证书认证：CA签发的证书验证服务端身份。解析：HTTPS通过混合加密保证安全，非对称加密交换对称密钥，HMAC校验完整性。2.题目：设计一个防止DDoS攻击的方案。答案：1.流量清洗：使用Cloudflare或阿里云WAF过滤异常流量。2.限流：Nginx或API网关限制IP请求频率。3.黑白名单：配置禁止IP段，允许正常用户请求。4.弹性伸缩：自动增加服务器应对突发流量。解析：DDoS攻击需多层防御，流量清洗+限流+弹性伸缩是常用方案。五、项目与架构（2题，每题15分，共30分）1.题目：设计一个高并发的秒杀系统架构。答案：1.