后端开发面试题及数据库知识含答案

2026年后端开发面试题及数据库知识含答案一、编程语言基础（15分）题目1（5分）请用Java实现一个简单的LRU（最近最少使用）缓存，要求支持以下功能：1.初始化缓存容量为固定值2.`get(key)`：获取键对应的值，如果不存在返回-13.`put(key,value)`：添加或更新键值对，如果超出容量，需要删除最久未使用的键题目2（10分）用Python实现一个线程安全的计数器，要求：1.支持多线程同时读取和写入2.确保计数的一致性3.提供一个方法返回当前计数值二、数据结构与算法（20分）题目1（10分）给定一个整数数组，设计一个算法找到数组中未出现的最小正整数。要求时间复杂度O(n)，空间复杂度O(1)。题目2（10分）实现二叉树的深度优先遍历（前序、中序、后序）和广度优先遍历，要求用递归和非递归两种方式实现。三、数据库知识（25分）题目1（10分）解释ACID特性，并说明在哪些场景下可能需要牺牲某些ACID特性以换取性能。题目2（15分）设计一个简单的电商系统数据库表结构，包含以下功能：1.用户表（id,username,password,email）2.商品表（id,name,price,category）3.订单表（id,user_id,total_amount,order_date）4.订单明细表（id,order_id,product_id,quantity,price）要求：1.设计主外键关系2.添加必要的索引3.编写SQL语句实现：-查询某个用户的消费总额-查询某个分类的商品数量-查询最近一周的订单数量及平均订单金额四、系统设计（20分）题目1（10分）设计一个高并发的短链接生成系统，要求：1.支持高并发访问2.链接具有唯一性3.链接长度尽可能短题目2（10分）设计一个简单的消息队列系统，要求：1.支持消息的发布和订阅2.保证消息的可靠传递3.提供至少两种消费者模式五、分布式系统（20分）题目1（10分）解释CAP理论，并说明在哪些场景下需要采用最终一致性架构。题目2（10分）设计一个分布式锁的解决方案，要求：1.支持高可用2.防止死锁3.能在分布式环境中正常工作答案与解析一、编程语言基础（15分）题目1（5分）答案javaimportjava.util.HashMap;importjava.util.Map;importjava.util.LinkedList;publicclassLRUCache<K,V>{privatefinalintcapacity;privateMap<K,Node<K,V>>cache;privateLinkedList<Node<K,V>>list;publicLRUCache(intcapacity){this.capacity=capacity;this.cache=newHashMap<>();this.list=newLinkedList<>();}publicVget(Kkey){if(!cache.containsKey(key)){return-1;}Node<K,V>node=cache.get(key);moveToHead(node);returnnode.value;}publicvoidput(Kkey,Vvalue){if(cache.containsKey(key)){Node<K,V>node=cache.get(key);node.value=value;moveToHead(node);}else{Node<K,V>newNode=newNode<>(key,value);if(cache.size()>=capacity){Node<K,V>tail=list.removeLast();cache.remove(tail.key);}cache.put(key,newNode);list.addFirst(newNode);}}privatevoidmoveToHead(Node<K,V>node){list.remove(node);list.addFirst(node);}privatestaticclassNode<K,V>{Kkey;Vvalue;Node<K,V>next;Node<K,V>prev;publicNode(Kkey,Vvalue){this.key=key;this.value=value;}}}题目2（10分）答案pythonimportthreadingclassThreadSafeCounter:def__init__(self,initial=0):self.value=initialself.lock=threading.Lock()defincrement(self):withself.lock:self.value+=1defdecrement(self):withself.lock:self.value-=1defget_value(self):withself.lock:returnself.value二、数据结构与算法（20分）题目1（10分）答案pythondeffirst_missing_positive(nums):n=len(nums)foriinrange(n):while1<=nums[i]<=nandnums[nums[i]-1]!=nums[i]:nums[nums[i]-1],nums[i]=nums[i],nums[nums[i]-1]foriinrange(n):ifnums[i]!=i+1:returni+1returnn+1题目2（10分）答案python递归方式classTreeNode:def__init__(self,val=0,left=None,right=None):self.val=valself.left=leftself.right=rightdefpreorder_recursive(root):ifnotroot:return[]return[root.val]+preorder_recursive(root.left)+preorder_recursive(root.right)definorder_recursive(root):ifnotroot:return[]returninorder_recursive(root.left)+[root.val]+inorder_recursive(root.right)defpostorder_recursive(root):ifnotroot:return[]returnpostorder_recursive(root.left)+postorder_recursive(root.right)+[root.val]defbfs(root):ifnotroot:return[]result,queue=[],[root]whilequeue:node=queue.pop(0)result.append(node.val)ifnode.left:queue.append(node.left)ifnode.right:queue.append(node.right)returnresult非递归方式defpreorder_non_recursive(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)returnresultdefinorder_non_recursive(root):result,stack,current=[],[],rootwhilestackorcurrent:whilecurrent:stack.append(current)current=current.leftcurrent=stack.pop()result.append(current.val)current=current.rightreturnresultdefpostorder_non_recursive(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三、数据库知识（25分）题目1（10分）答案ACID特性解释：1.原子性（Atomicity）：一个事务中的所有操作要么全部完成，要么全部不做，不会处于中间状态2.一致性（Consistency）：事务必须保证数据库从一个一致性状态转换到另一个一致性状态3.隔离性（Isolation）：一个事务的执行不能被其他事务干扰，即一个事务内部的操作及使用的数据对并发的其他事务是隔离的4.持久性（Durability）：一个事务一旦提交，它对数据库中数据的改变就是永久性的牺牲ACID的场景：1.性能需求高时可能牺牲隔离性（如使用可重复读隔离级别）2.实时性要求高时可能牺牲一致性（如最终一致性架构）3.大量写入场景下可能牺牲原子性（如本地写入，异步提交）4.分布式事务场景下可能牺牲持久性（如两阶段提交协议）题目2（15分）答案sql--用户表CREATETABLEusers(idINTAUTO_INCREMENTPRIMARYKEY,usernameVARCHAR(50)NOTNULLUNIQUE,passwordVARCHAR(255)NOTNULL,emailVARCHAR(100));--商品表CREATETABLEproducts(idINTAUTO_INCREMENTPRIMARYKEY,nameVARCHAR(255)NOTNULL,priceDECIMAL(10,2)NOTNULL,categoryVARCHAR(100),INDEXidx_category(category));--订单表CREATETABLEorders(idINTAUTO_INCREMENTPRIMARYKEY,user_idINTNOTNULL,total_amountDECIMAL(10,2)NOTNULL,order_dateDATETIMEDEFAULTCURRENT_TIMESTAMP,FOREIGNKEY(user_id)REFERENCESusers(id));--订单明细表CREATETABLEorder_items(idINTAUTO_INCREMENTPRIMARYKEY,order_idINTNOTNULL,product_idINTNOTNULL,quantityINTNOTNULL,priceDECIMAL(10,2)NOTNULL,FOREIGNKEY(order_id)REFERENCESorders(id),FOREIGNKEY(product_id)REFERENCESproducts(id));--查询某个用户的消费总额SELECTuser_id,SUM(quantityprice)AStotal_spentFROMorder_itemsoiJOINordersoONoi.order_id=o.idGROUPBYuser_id;--查询某个分类的商品数量SELECTcategory,COUNT()ASproduct_countFROMproductsGROUPBYcategory;--查询最近一周的订单数量及平均订单金额SELECTCOUNT()ASorder_count,AVG(total_amount)ASavg_amountFROMordersWHEREorder_date>=NOW()-INTERVAL7DAY;四、系统设计（20分）题目1（10分）答案1.数据结构设计：-使用hash映射存储短链接与长链接的对应关系-使用自增ID生成短码，可映射为62进制字符2.系统架构：-负载均衡的前端接入层-短链接存储服务（可使用Redis或内存缓存）-原始链接存储服务（数据库或分布式文件系统）-错误处理与日志系统3.代码示例：pythonimportbase64importhashlibimportredisclassShortLinkService:def__init__(self):self.redis=redis.Redis()self.base="http://short.url/"self.characters="abcdefghijklmnopqrstuvwxyzABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ0123456789"selfcharacter_len=len(self.characters)defgenerate_short_code(self,length=6):random_bytes=os.urandom(length)hash_digest=hashlib.sha256(random_bytes).hexdigest()short_code=base64.urlsafe_b64encode(hash_digest[:length]).decode().rstrip('=')returnshort_code[:length]defcreate_short_link(self,long_url):short_code=self.generate_short_code()self.redis.setex(short_code,360024365,long_url)returnself.base+short_codedefresolve_short_link(self,short_code):long_url=self.redis.get(short_code)iflong_url:returnlong_url.decode()return"404NotFound"题目2（10分）答案1.消息队列架构：-生产者（Producer）发布消息到主题（Topic）或队列（Queue）-消费者（Consumer）订阅主题/队列接收消息-消息中间件（如RabbitMQ,Kafka）2.实现方案：pythonimportpikaimportuuidclassMessageQueue:def__init__(self,queue_name="task_queue"):self.connection=pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost'))self.channel=self.connection.channel()self.channel.queue_declare(queue=queue_name)self.correlation_id=str(uuid.uuid4())defsend_message(self,message,queue_name="task_queue"):self.channel.basic_publish(exchange='',routing_key=queue_name,body=message,properties=pika.BasicProperties(reply_to='response_queue',correlation_id=self.correlation_id))defreceive_message(self,queue_name="task_queue"):result=self.channel.basic_consume(queue=queue_name,auto_ack=True,on_message_callback=self.on_message)self.channel.start_consuming()defon_message(self,channel,method,properties,body):print(f"Receivedmessage:{body}")处理消息response="Messageprocessed"channel.basic_publish(exchange='',routing_key=properties.reply_to,properties=pika.BasicProperties(correlation_id=properties.correlation_id),body=response)五、分布式系统（20分）题目1（10分）答案CAP理论解释：-C（Consistency）：一致性-A（Availability）：可用性-P（Partitiontolerance）：分区容错性当网络分区发生时，系统必须能在以下三个特性中至少满足两个：1.一致性：所有节