手写代码面试题及算法题库解析

2026年手写代码面试题及算法题库解析第一部分：编程语言基础（共5题，每题6分）题目1（Java基础）：编写Java代码，实现一个自定义异常类`InvalidAgeException`，并在主函数中捕获该异常，输出错误信息。要求异常在年龄小于0或大于120时抛出。题目2（Python基础）：使用Python实现一个函数，接收一个列表，返回列表中所有偶数的平方和。例如：输入`[1,2,3,4,5]`，输出`20`。题目3（JavaScript基础）：编写JavaScript代码，实现一个函数`uniqueArray`，接收一个数组，返回去重后的新数组。要求不使用内置的`Set`或`filter`方法。题目4（C++基础）：用C++实现一个链表节点结构体`ListNode`，并编写一个函数`reverseList`，反转链表。假设链表节点值为整数。题目5（Go基础）：编写Go代码，实现一个函数`countDuplicates`，统计一个切片中重复元素的数量。例如：输入`[1,2,2,3,3,3]`，输出`3`（因为`2`和`3`各重复一次）。第二部分：数据结构与算法（共8题，每题8分）题目6（链表）：给定一个单链表，编写代码判断链表是否存在环。若存在，返回环的入口节点；否则返回`null`。题目7（树）：实现二叉树的深度优先遍历（前序、中序、后序），用递归方式完成。题目8（数组）：给定一个无序数组，找出其中第三大的数。例如：输入`[1,2,2,5,3,5]`，输出`2`。题目9（动态规划）：编写代码实现斐波那契数列的第n项（n≤50）。要求使用动态规划优化时间复杂度。题目10（贪心算法）：给定一个背包容量为`W`的背包和若干物品（每个物品有重量`w`和价值`v`），求背包能装下的最大价值。假设物品数量不超过100。题目11（哈希表）：编写代码，判断一个字符串是否可以通过调整字符顺序变成回文字符串。例如：`"aab"`可以调整为`"aba"`，返回`true`。题目12（双指针）：给定两个有序数组`nums1`和`nums2`，合并成一个新的有序数组。要求空间复杂度为O(1)。题目13（递归与回溯）：实现一个函数，生成所有可能的括号组合，例如：`n=3`时，输出`["((()))","(()())","(())()","()(())","()()()"]`。第三部分：系统设计（共3题，每题10分）题目14（缓存设计）：设计一个LRU（最近最少使用）缓存，支持容量设定和get/set操作。要求实现时使用链表和哈希表结合。题目15（分布式系统）：假设你要设计一个高并发的短链接服务，请简述主要的技术方案（如分布式ID生成、缓存策略、数据库选型等）。题目16（微服务）：设计一个电商订单系统的API接口，包括下单、查询订单、支付回调等关键功能，并说明接口设计原则。第四部分：编程语言进阶（共4题，每题9分）题目17（Java并发）：编写Java代码，使用`CountDownLatch`实现一个多线程任务按顺序执行的例子。题目18（Python并发）：使用`asyncio`编写一个简单的异步HTTP请求函数，同时发送3个请求并打印结果。题目19（JavaScript闭包）：解释JavaScript闭包的概念，并编写一个使用闭包的函数实现一个简单的计数器。题目20（C++模板）：编写一个C++模板函数，实现两个任意类型数据的最大值比较。答案与解析第一部分：编程语言基础题目1（Java）：javaclassInvalidAgeExceptionextendsException{publicInvalidAgeException(Stringmessage){super(message);}}publicclassMain{publicstaticvoidmain(String[]args){try{checkAge(-5);}catch(InvalidAgeExceptione){System.out.println(e.getMessage());}}staticvoidcheckAge(intage)throwsInvalidAgeException{if(age<0||age>120){thrownewInvalidAgeException("年龄必须在0到120之间");}}}解析：自定义异常需继承`Exception`类，并在方法中通过`throws`声明抛出。捕获异常使用`try-catch`。题目2（Python）：pythondefsum_of_even_squares(nums):returnsum(x2forxinnumsifx%2==0)示例print(sum_of_even_squares([1,2,3,4,5]))#输出20解析：列表推导式结合条件判断，计算偶数的平方和。题目3（JavaScript）：javascriptfunctionuniqueArray(arr){letresult=[];for(letnumofarr){if(!result.includes(num)){result.push(num);}}returnresult;}//示例console.log(uniqueArray([1,2,2,3,3]));//输出[1,2,3]解析：遍历数组，使用`includes`检查元素是否已存在于结果数组中。题目4（C++）：cppstructListNode{intval;ListNodenext;ListNode(intx):val(x),next(nullptr){}};ListNodereverseList(ListNodehead){ListNodeprev=nullptr;ListNodecurr=head;while(curr){ListNodetemp=curr->next;curr->next=prev;prev=curr;curr=temp;}returnprev;}解析：三指针法反转链表，`prev`、`curr`、`temp`依次记录前驱、当前、后继节点。题目5（Go）：gofunccountDuplicates(slice[]int)map[int]int{count:=make(map[int]int)for_,num:=rangeslice{count[num]++}duplicates:=make(map[int]int)forkey,val:=rangecount{ifval>1{duplicates[key]=val}}returnduplicates}//示例fmt.Println(countDuplicates([]int{1,2,2,3,3,3}))//输出{2:2,3:3}解析：哈希表统计频率，再筛选重复元素。第二部分：数据结构与算法题目6（链表环检测）：pythonclassListNode:def__init__(self,x):self.val=xself.next=NonedefdetectCycle(head):ifnothead:returnNoneslow,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，相遇后重新移动到头部继续遍历可找到环入口。题目7（树遍历）：javaclassTreeNode{intval;TreeNodeleft,right;TreeNode(intx){val=x;}}publicclassTreeTraversal{publicstaticvoidpreorder(TreeNoderoot){if(root==null)return;System.out.print(root.val+"");preorder(root.left);preorder(root.right);}publicstaticvoidinorder(TreeNoderoot){if(root==null)return;inorder(root.left);System.out.print(root.val+"");inorder(root.right);}publicstaticvoidpostorder(TreeNoderoot){if(root==null)return;postorder(root.left);postorder(root.right);System.out.print(root.val+"");}}解析：递归实现前序（根-左-右）、中序（左-根-右）、后序（左-右-根）。题目8（第三大数）：pythondefthird_max(nums):first,second,third=float('-inf'),float('-inf'),float('-inf')fornuminnums:ifnum>first:third=secondsecond=firstfirst=numeliffirst>num>second:third=secondsecond=numelifsecond>num>third:third=numreturnfirstifthird!=float('-inf')elsesecond示例print(third_max([1,2,2,5,3,5]))#输出2解析：维护三个变量记录前三大的数，遍历数组更新。题目9（斐波那契DP）：javapublicintfib(intn){if(n<=1)returnn;int[]dp=newint[n+1];dp[0]=0;dp[1]=1;for(inti=2;i<=n;i++){dp[i]=dp[i-1]+dp[i-2];}returndp[n];}解析：动态规划避免重复计算，时间复杂度O(n)，空间可优化至O(1)。题目10（背包问题）：pythondefknapsack(W,weights,values):dp=[0](W+1)foriinrange(len(weights)):forwinrange(W,weights[i]-1,-1):dp[w]=max(dp[w],dp[w-weights[i]]+values[i])returndp[W]示例print(knapsack(50,[10,20,30],[60,100,120]))#输出220解析：背包问题经典DP解法，从后向前更新。题目11（回文排列）：pythondefcanPermutePalindrome(s):count={}forcharins:count[char]=count.get(char,0)+1odd_count=0forvalincount.values():ifval%2==1:odd_count+=1ifodd_count>1:returnFalsereturnTrue示例print(canPermutePalindrome("aab"))#输出True解析：哈希表统计字符频率，允许一个字符出现奇数次。题目12（合并有序数组）：pythondefmerge(nums1,m,nums2,n):p1,p2=m-1,n-1p=m+n-1whilep1>=0andp2>=0:ifnums1[p1]>nums2[p2]:nums1[p]=nums1[p1]p1-=1else:nums1[p]=nums2[p2]p2-=1p-=1nums1[:p2+1]=nums2[:p2+1]示例merge([1,2,3,0,0,0],3,[2,5,6],3)#输出[1,2,2,3,5,6]解析：从后向前合并，无需额外空间。题目13（括号组合）：pythondefgenerateParenthesis(n):result=[]defbacktrack(s,left,right):iflen(s)==2n:result.append(s)returnifleft<n:backtrack(s+'(',left+1,right)ifright<left:backtrack(s+')',left,right+1)backtrack('',0,0)returnresult示例print(generateParenthesis(3))#输出[('((()))','(()())','(())()','()(())','()()()')]解析：回溯法，限制左括号不超过n，右括号不超过左括号。第三部分：系统设计题目14（LRU缓存）：pythonclassLRUCache:def__init__(self,capacity):self.capacity=capacityself.cache={}self.order=collections.OrderedDict()defget(self,key):ifkeynotinself.cache:return-1self.order.move_to_end(key)returnself.cache[key]defput(self,key,value):ifkeyinself.cache:self.order.move_to_end(key)self.cache[key]=valueself.order[key]=valueiflen(self.order)>self.capacity:oldest_key=next(iter(self.order))delself.cache[oldest_key]delself.order[oldest_key]示例lru=LRUCache(2)lru.put(1,1)lru.put(2,2)print(lru.get(1))#输出1lru.put(3,3)#删除键2print(lru.get(2))#输出-1解析：使用`OrderedDict`记录访问顺序，`move_to_end`维护最近使用。题目15（短链接服务）：技术方案：1.分布式ID生成：使用Twitter的Snowflake算法生成唯一ID。2.缓存策略：使用Redis缓存热点短链接，减少数据库访问。3.数据库选型：主库使用分片的MySQL，备份数据写入MongoDB。4.负载均衡：Nginx分发请求至不同服务节点。题目16（电商订单系统API）：1.下单API：-请求：POST/orders，参数：用户ID、商品列表、总价。-返回：订单ID、状态（待支付/已支付）。2.查询订单：-请求：GET/orders/{order_id}。-返回：订单详情（商品、金额、状态）。3.支付回调：-请求：POST/orders/{order_id}/callback，参数：支付验证信息。-处理：验证签名后更新订单状态。解析：设计RESTfulAPI，状态码规范（200/400/500）。第四部分：编程语言进阶题目17（JavaCountDownLatch）：javaclassTaskExecutor{publicvoidexecuteTasks(List<Runnable>tasks)throwsInterruptedException{CountDownLatchlatch=newCountDownLatch(tasks.size());for(Runnabletask:tasks){newThread(()->{task.run();latch.countDown();}).start();}latch.await();System.out.println("所有任务完成");}}//示例newTaskExecutor().executeTasks(Arrays.asList(()->System.out.pr