软件开发工程师面试题目与解析

2026年软件开发工程师面试题目与解析一、编程语言与基础算法（共5题，每题10分，总分50分）1.题目：给定一个非空字符串`s`，最多删除`1`个字符后，判断能否使字符串成为回文字符串。例如，`"aba"`和`"abca"`都是回文，但`"abca"`删除`'b'`后可成为回文。请实现该功能。2.题目：设计一个函数，将一个非负整数`n`转换为罗马数字。罗马数字由`'I'`,`'V'`,`'X'`,`'L'`,`'C'`,`'D'`,`'M'`组成，其中`'I'`=1,`'V'`=5,`'X'`=10,`'L'`=50,`'C'`=100,`'D'`=500,`'M'`=1000。例如，`3`转换为`'III'`，`4`转换为`'IV'`，`9`转换为`'IX'`。3.题目：给定一个整数数组`nums`和一个目标值`target`，返回数组中和为目标值的三元组数量。例如，`nums=[-1,0,1,2]`，`target=0`，则解为`[(-1,0,1),(-1,2,1)]`。4.题目：实现一个LRU（最近最少使用）缓存，使用哈希表和双向链表结合。提供`get`和`put`方法，`get(key)`返回`key`对应的值，如果不存在返回`-1`；`put(key,value)`插入或更新键值对，如果容量已满，则删除最久未使用的元素。5.题目：给定一个链表，判断链表是否存在环。如果存在，返回入环的起始节点；否则返回`null`。例如，`1->2->3->4->2`（`2`重复，存在环）。二、系统设计（共3题，每题15分，总分45分）1.题目：设计一个高并发的短链接系统。要求：-输入任意长度的URL，返回固定长度的短链接（如`/abcde`）。-支持高并发访问，秒级响应。-支持自定义短链接前缀和有效期。-要求说明数据结构、算法、分布式部署方案及负载均衡策略。2.题目：设计一个消息队列系统（如Kafka的简化版），要求：-支持至少`1000`TPS的消息吞吐量。-保证消息的至少一次传递。-提供消息重试机制和死信队列。-说明核心组件（生产者、消费者、Broker、Topic）、数据一致性协议（如ISR）及故障恢复方案。3.题目：设计一个实时推荐系统，输入用户行为日志（如点击、购买），输出个性化推荐结果。要求：-支持`10万`并发用户请求。-推荐算法需兼顾实时性和准确性（如协同过滤+深度学习）。-说明数据存储方案（如Redis+HBase）、计算框架（如Spark/Flink）及离线与在线结合的架构。三、数据库与分布式（共4题，每题15分，总分60分）1.题目：解释MySQL中的`事务`、`隔离级别`（读未提交、读已提交、可重复读、串行化）及`MVCC`（多版本并发控制）的实现原理。举例说明`脏读`、`不可重复读`、`幻读`的场景。2.题目：设计一个分布式数据库分片方案，要求：-支持`1000`万用户数据，分片键为`user_id`。-考虑分片键的哈希取模、范围分片等方案，说明优缺点。-描述跨分片查询的解决方案及数据一致性问题。3.题目：如何优化SQL查询性能？给出至少`3`个具体方案，如：-索引设计（主键、外键、组合索引）。-查询优化（`EXPLAIN`分析、`JOIN`类型选择）。-缓存策略（Redis+MySQL）。4.题目：解释`分布式锁`的几种实现方式（基于Redis、Zookeeper、数据库）及`Redis`分布式锁的`Lua`脚本防死锁方案。四、网络与安全（共3题，每题15分，总分45分）1.题目：解释TCP的三次握手和四次挥手过程，说明每个阶段的作用及可能出现的异常场景（如`TIME_WAIT`状态）。2.题目：如何实现一个简单的HTTPS加密通信？说明`非对称加密`、`对称加密`、`证书`（`CA`签发）及`TLS`握手过程。3.题目：列举常见的Web安全漏洞（如`XSS`、`CSRF`、`SQL注入`），并给出防护措施。例如，`XSS`可通过`HTML实体编码`、`CSP`（内容安全策略）防御。五、编程题（共3题，每题20分，总分60分）1.题目：用Python或Java实现快速排序算法，要求：-手写代码，不得使用库函数。-说明递归与迭代两种实现方式，并分析时间复杂度。2.题目：实现一个简单的LRU缓存类，支持`get`和`put`方法。要求：-使用`HashMap`和`LinkedList`实现。-提供`put`时删除最久未使用节点的逻辑。3.题目：设计一个算法，输入一个`n`层二叉树，输出所有从根到叶子的路径。例如，`n=3`的二叉树，输出`["1->2->4","1->3"]`。答案与解析一、编程语言与基础算法1.回文删除题代码示例（Python）：pythondefvalid_palindrome(s:str)->bool:defis_palindrome(i,j):whilei<j:ifs[i]!=s[j]:returnFalsei+=1j-=1returnTruei,j=0,len(s)-1whilei<j:ifs[i]!=s[j]:returnis_palindrome(i+1,j)oris_palindrome(i,j-1)i+=1j-=1returnTrue解析：-双指针从两端向中间遍历，遇到不匹配时尝试删除左或右字符，任一子串为回文即返回`True`。-时间复杂度：`O(n)`，`is_palindrome`函数最多调用`O(n)`次。2.整数转罗马数字代码示例（Python）：pythondefint_to_roman(num:int)->str:val=[1000,900,500,400,100,90,50,40,10,9,5,4,1]syms=["M","CM","D","CD","C","XC","L","XL","X","IX","V","IV","I"]roman=''foriinrange(len(val)):whilenum>=val[i]:roman+=syms[i]num-=val[i]returnroman解析：-列表`val`和`syms`按从大到小排列，贪心算法从高位到低位匹配罗马数字符号。-时间复杂度：`O(1)`，最多循环12次。3.三数之和代码示例（Python）：pythondefthree_sum(nums,target):nums.sort()n=len(nums)res=[]foriinrange(n):ifi>0andnums[i]==nums[i-1]:continueleft,right=i+1,n-1whileleft<right:total=nums[i]+nums[left]+nums[right]iftotal==target:res.append([nums[i],nums[left],nums[right]])whileleft<rightandnums[left]==nums[left+1]:left+=1whileleft<rightandnums[right]==nums[right-1]:right-=1left+=1right-=1eliftotal<target:left+=1else:right-=1returnres解析：-先排序，双指针`left`和`right`从两端向中间移动，避免重复解。-时间复杂度：`O(n^2)`。4.LRU缓存代码示例（Python）：pythonclassLRUCache:def__init__(self,capacity:int):self.cache={}self.capacity=capacityself.head,self.tail=Node(0,0),Node(0,0)self.head.next=self.tailself.tail.prev=self.headclassNode:def__init__(self,key,value):self.key=keyself.value=valueself.prev,self.next=None,Nonedefget(self,key:int)->int:ifkeyinself.cache:node=self.cache[key]self._remove(node)self._add(node)returnnode.valuereturn-1defput(self,key:int,value:int)->None: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解析：-双向链表+哈希表实现，`get`时移动节点到头部，`put`时删除最久未使用节点。-时间复杂度：`O(1)`。5.判断链表环代码示例（Python）：pythonclassListNode:def__init__(self,x):self.val=xself.next=Nonedefdetect_cycle(head:ListNode)->ListNode:slow,fast=head,headwhilefastandfast.next:slow=slow.nextfast=fast.next.nextifslow==fast:slow=headwhileslow!=fast:slow=slow.nextfast=fast.nextreturnslowreturnNone解析：-快慢指针法，`slow`每次走1步，`fast`每次走2步，相遇时从头部重新遍历找入环点。-时间复杂度：`O(n)`，空间复杂度：`O(1)`。二、系统设计1.短链接系统设计核心思路：-使用`hash`算法（如`MD5`+`Base62`）将长URL映射为短码，如`/a1b2c3`。-数据结构：Redis存储短码与长URL的映射，分布式缓存热点数据。-分布式部署：使用`Nginx`负载均衡，分片存储到不同Broker（如Kafka），避免单点故障。-安全性：HTTPS加密传输，短链接有效期控制。2.消息队列设计核心组件：-生产者：向Broker发送消息，支持异步发送、重试机制。-Broker：存储消息（如Topic分片），使用ISR（In-SyncReplicas）保证高可用。-消费者：拉取或推送消息，支持手动/自动确认。-数据一致性：通过`幂等性`（如消息签名）、`事务消息`（如RocketMQ）保证至少一次传递。3.实时推荐系统设计架构：-离线：使用`Spark`计算用户画像、协同过滤模型。-在线：`Redis`存储实时推荐结果，`Flink`处理实时流数据。-数据流：用户行为日志→`Kafka`→`Flink`→`Redis`（推荐结果）→前端。三、数据库与分布式1.事务与MVCC隔离级别：-读未提交：可能出现脏读（未提交数据被读取）。-读已提交：避免脏读，但不可重复读（同一事务内多次读取结果不同）。-可重复读：使用MVCC，保证同一事务内读取一致。-串行化：完全隔离，但性能最低。解析：-MySQL默认`InnoDB`使用`可重复读`，通过`ReadView`实现MVCC，记录`updatetime`和`trx_id`判断数据版本。2.分布式分片方案方案：-哈希分片：`user_id%N`，均分数据，但跨分片查询效率低。-范围分片：按`user_id`范围分片（如`1-10000`、`10001-20000`），适合有序查询。解析：-跨分片查询需使用`ShardingKey`关联所有分片，如`user_id`关联订单表需传递`user_id`。3.SQL优化方案-索引优化：如`user_id`作为主键，`order_id`作为外键。-查询优化：避免`SELECT`，使用`EXPLAIN`分析执行计划，优先`JOIN`类型为`indexscan`。-缓存策略：热点数据如`用户信息`存入`Redis`，减少DB查询。4.分布式锁实现Redis方案：luaifredis.call("get",KEYS[1])==ARGV[1]thenredis.call("set",KEYS[1],ARGV[1],"NX","EX",10)return1elsereturn0end解析：-使用`Lua`脚本保证原子性，`NX`表示不存在时才设置，`EX`设置过期时间防止死锁。四、网络与安全1.TCP三次握手-第一次：客户端发送`SYN=1,seq=x`。-第二次：服务器回复`SYN=1,ACK=1,seq=y,ack=x+1`。-第三次：客户端回复`ACK=1,ack=y+1`。解析：-建立`连接确认`，防止历史连接请求重发。2.HTTPS实现-非对称加密：客户端用`公钥`加密数据，服务器用`私钥`解密。-对称加密：会话密钥用非对称加密传输，后续数据用`AES`传输。-证书：`CA`签发证书，验证服务器身份。3.Web安全防护-`XSS`：输入过滤（如`HTML实体编码`）、`CSP`（限制脚本来源）。-`CSRF`：`Token`验证、`SameSite`