软件工程师技术面试题及解答指南

2026年软件工程师技术面试题及解答指南一、编程语言基础（3题，每题10分，共30分）题目1：请用Python编写一个函数，接收一个字符串列表，返回其中所有包含重复字符的字符串。例如，输入`["abc","aab","xyz","aabb"]`，输出`["aab","aabb"]`。要求不使用额外的库函数，时间复杂度尽可能低。题目2：在Java中，编写一个方法，接收一个整数数组，返回一个新数组，其中包含原数组中所有奇数的平方。例如，输入`[1,2,3,4,5]`，输出`[1,9,25]`。要求原地修改数组时，不使用额外的数组空间。题目3：用C++实现一个类`UniqueVector`，继承自`std::vector`，并重写`push_back`方法，确保插入的元素在向量中唯一（即不允许重复）。如果尝试插入重复元素，则不添加并返回`false`，否则添加并返回`true`。要求使用标准库，不使用第三方库。二、数据结构与算法（4题，每题15分，共60分）题目4：设计一个LRU（最近最少使用）缓存，容量为`capacity`。支持`get(key)`和`put(key,value)`操作。要求使用双向链表和哈希表实现，`get`和`put`操作的时间复杂度为O(1)。题目5：给定一个整数数组，返回所有和为`target`的三个不同索引的组合。例如，输入`[2,7,11,15,-2]`，`target=9`，输出`[[0,1,2],[2,3,4]]`。要求不使用重复的组合，可以假设数组中元素唯一。题目6：编写一个函数，判断一个二叉树是否是平衡二叉树（即任意节点的左右子树高度差不超过1）。要求使用后序遍历实现，时间复杂度为O(n)。题目7：实现一个字符串的子串搜索算法，要求不使用KMP或Boyer-Moore算法，而是手动实现朴素算法。例如，输入`text="ABCDABCDABDE"`，`pattern="ABCDABD"`，输出`6`（子串从第6个字符开始匹配）。三、系统设计与架构（3题，每题20分，共60分）题目8：设计一个简单的短链接服务（如`t.co`）。要求支持：1.将长URL转换为短URL，短URL长度不超过6位。2.通过短URL快速解析回原始长URL。3.考虑高并发场景下的性能和可用性，简述主要技术选型（如数据库、缓存、负载均衡）。题目9：设计一个消息队列系统（如Kafka的简化版），要求支持：1.生产者发送消息，消费者拉取消息。2.消息持久化到磁盘，防止数据丢失。3.实现至少一次传递（at-least-oncedelivery）的机制。简述如何避免重复消费。题目10：设计一个高并发的秒杀系统，要求：1.支持高并发请求（如每秒10万+）。2.防止超卖和重复购买。3.简述数据库选型、缓存策略和限流方案。四、数据库与存储（2题，每题25分，共50分）题目11：设计一个电商订单表`orders`，要求：1.包含`id`（主键）、`user_id`、`product_id`、`price`、`status`（如待支付、已支付）、`create_time`。2.`status`字段需要支持快速查询（如统计“已支付”订单数量）。3.说明如何优化查询性能（如索引设计、分区策略）。题目12：假设你需要存储大量的用户行为日志（如点击、浏览），设计一个合适的存储方案：1.选择合适的数据库类型（关系型、NoSQL或混合）。2.说明数据模型设计（如表结构或文档结构）。3.如何应对数据量增长带来的挑战（如分表、分库）。五、网络与安全（2题，每题25分，共50分）题目13：解释HTTP/2与HTTP/1.1的主要区别，并说明为什么HTTP/2能提升网站性能。要求结合TCP连接、头部压缩、多路复用等概念。题目14：设计一个防止SQL注入的方案，要求：1.说明常见的SQL注入攻击方式。2.如何通过参数化查询或ORM框架防御。3.简述其他安全措施（如WAF、权限控制）。答案与解析一、编程语言基础题目1：pythondeffind_duplicates(strings):seen=set()duplicates=[]forsinstrings:ifany(cinseenforcins):duplicates.append(s)forcins:seen.add(c)returnduplicates解析：-使用集合`seen`记录已遍历的字符，遍历每个字符串时检查是否有重复字符。-时间复杂度O(NM)，N为字符串数量，M为字符串最大长度。可优化为哈希表记录字符频率，但题目要求不使用库函数。题目2：javapublicstaticint[]squareOdds(int[]arr){intn=0;for(intnum:arr){if(num%2!=0){arr[n++]=numnum;}}returnArrays.copyOf(arr,n);}解析：-先统计奇数数量`n`，然后原地修改数组，最后复制前`n`个元素。避免使用额外数组空间。题目3：cppinclude<vector>include<unordered_set>classUniqueVector:publicstd::vector<int>{public:boolpush_back(intvalue)override{if(std::find(this->begin(),this->end(),value)!=this->end()){returnfalse;}std::vector<int>::push_back(value);returntrue;}};解析：-重写`push_back`，使用`std::find`检查元素是否已存在。注意`std::find`的时间复杂度为O(n)，可进一步优化为哈希表。二、数据结构与算法题目4：cppclassLRUCache{private:structNode{intkey,value;Nodeprev,next;Node(intk,intv):key(k),value(v),prev(nullptr),next(nullptr){}};unordered_map<int,Node>cache;Nodehead=newNode(0,0),tail=newNode(0,0);intcapacity;public:LRUCache(intc):capacity(c){head->next=tail;tail->prev=head;}intget(intkey){autoit=cache.find(key);if(it==cache.end())return-1;Nodenode=it->second;moveToHead(node);returnnode->value;}voidput(intkey,intvalue){autoit=cache.find(key);if(it!=cache.end()){Nodenode=it->second;node->value=value;moveToHead(node);}else{if(cache.size()==capacity){removeTail();}NodenewNode=newNode(key,value);cache[key]=newNode;addToHead(newNode);}}voidmoveToHead(Nodenode){removeNode(node);addToHead(node);}voidaddToHead(Nodenode){node->next=head->next;node->prev=head;head->next->prev=node;head->next=node;}voidremoveNode(Nodenode){node->prev->next=node->next;node->next->prev=node->prev;}voidremoveTail(){NodetailPrev=tail->prev;removeNode(tailPrev);cache.erase(tailPrev->key);deletetailPrev;}};解析：-使用双向链表维护LRU顺序，哈希表记录键值对，确保O(1)操作。`moveToHead`表示节点被访问，`removeTail`用于淘汰最久未使用节点。题目5：pythondefthree_sum(nums,target):nums.sort()result=[]n=len(nums)foriinrange(n-2):ifi>0andnums[i]==nums[i-1]:continueleft,right=i+1,n-1whileleft<right:total=nums[i]+nums[left]+nums[right]iftotal==target:result.append([i,left,right])whileleft<rightandnums[left]==nums[left+1]:left+=1whileleft<rightandnums[right]==nums[right-1]:right-=1left+=1right-=1eliftotal<target:left+=1else:right-=1returnresult解析：-排序后使用双指针，避免重复组合。跳过重复值以减少无效计算。题目6：javaclassTreeNode{intval;TreeNodeleft,right;TreeNode(intx){val=x;}}publicbooleanisBalanced(TreeNoderoot){returncheckHeight(root)!=-1;}privateintcheckHeight(TreeNodenode){if(node==null)return0;intleftHeight=checkHeight(node.left);if(leftHeight==-1)return-1;intrightHeight=checkHeight(node.right);if(rightHeight==-1)return-1;if(Math.abs(leftHeight-rightHeight)>1)return-1;returnMath.max(leftHeight,rightHeight)+1;}解析：-后序遍历检查每个节点的左右子树高度差，若不平衡返回-1。整体时间复杂度O(n)。题目7：pythondefnaive_substring_search(text,pattern):n,m=len(text),len(pattern)foriinrange(n-m+1):match=Trueforjinrange(m):iftext[i+j]!=pattern[j]:match=Falsebreakifmatch:returnireturn-1解析：-暴力匹配，遍历文本中所有可能的起始位置，检查是否匹配模式。时间复杂度O(nm)。三、系统设计与架构题目8：设计短链接服务：1.URL转换：-使用哈希函数（如MD5）将长URL生成固定长度的短码（如`base62`编码）。-例如，`MD5("")`→`5f4dcc3b5aa765d61d8327deb882cf99`→`http://t.co/abc123`。2.数据库设计：-表结构：`id`（自增），`short_code`（唯一，如6位字母数字组合），`long_url`（文本）。-索引：`short_code`为主键索引。3.缓存：-使用Redis缓存热点短链接，减少数据库查询。4.高并发：-负载均衡分发请求，数据库读写分离。-限流措施（如令牌桶算法）防止服务过载。题目9：消息队列设计：1.生产者-消费者模型：-生产者将消息追加到持久化队列（如RocksDB或LevelDB）。-消费者拉取消息，确认消费后删除。2.至少一次传递：-消息持久化到磁盘，即使服务崩溃也能恢复。-消费者使用幂等性设计（如记录已消费消息ID）。3.避免重复消费：-发送方添加唯一消息ID，消费方记录ID防止重试。-状态机控制消息状态（待消费/已消费）。题目10：秒杀系统设计：1.数据库选型：-使用MySQL+Redis缓存。Redis存储用户秒杀状态。2.防超卖：-使用数据库事务+行锁（如`SELECT...FORUPDATE`）锁定库存。3.限流：-令牌桶算法限流，分布式锁防止并发写入。-预热技术（如提前加载商品信息到内存）。四、数据库与存储题目11：电商订单表设计：1.表结构：sqlCREATETABLEorders(idBIGINTAUTO_INCREMENTPRIMARYKEY,user_idBIGINT,product_idBIGINT,priceDECIMAL(10,2),statusENUM('pending','paid','shipped')NOTNULL,create_timeTIMESTAMPDEFAULTCURRENT_TIMESTAMP);2.索引优化：-`status`字段加索引：`INDEX(status)`。-联合索引：`INDEX(user_id,status)`（用于统计用户待支付订单）。3.分区策略：-按时间分区（如按月分区），提高查询性能。题目12：用户行为日志存储：1.