2026年Python开发工程师高级面试题及答案

2026年Python开发工程师高级面试题及答案一、编程实现题（共5题，每题20分，总计100分）题目1（20分）：实现一个Python函数，接收一个包含多个整数的列表，返回该列表中所有奇数的平方和。例如，输入`[1,2,3,4,5]`，输出`1²+3²+5²=35`。要求：1.忽略列表中的非整数元素（如字符串、浮点数等）。2.若列表为空或仅含非整数元素，返回0。3.优化时间复杂度，尽量减少不必要的遍历。pythondefsum_of_odd_squares(lst):returnsum(x2forxinlstifisinstance(x,int)andx%2!=0)题目2（20分）：编写一个类`LRUCache`，实现最近最少使用（LRU）缓存机制。要求：1.支持缓存容量`capacity`，超出容量时自动淘汰最久未使用的元素。2.提供`get(key)`和`put(key,value)`方法，返回值需符合LRU规则。3.使用Python内置数据结构（如`collections.OrderedDict`），不得使用第三方库。pythonfromcollectionsimportOrderedDictclassLRUCache:def__init__(self,capacity:int):self.cache=OrderedDict()self.capacity=capacitydefget(self,key:int)->int:ifkeynotinself.cache:return-1self.cache.move_to_end(key)returnself.cache[key]defput(self,key:int,value:int)->None:ifkeyinself.cache:self.cache.move_to_end(key)self.cache[key]=valueiflen(self.cache)>self.capacity:self.cache.popitem(last=False)题目3（20分）：给定一个包含多个嵌套列表的列表`data`（如`[1,[2,[3,4],5],6]`），编写一个递归函数，将所有嵌套列表展平为单层列表`[1,2,3,4,5,6]`。要求：1.支持任意深度的嵌套。2.不得使用递归以外的内置展平函数（如`itertools.chain`）。pythondefflatten_nested_list(data):result=[]defhelper(lst):foriteminlst:ifisinstance(item,list):helper(item)else:result.append(item)helper(data)returnresult题目4（20分）：实现一个生成器函数`group_by_category`，接收一个商品列表（每个商品为字典，如`{"name":"苹果","category":"水果"}`），按`category`字段分组，并返回分组后的迭代器。例如：输入`[{"name":"苹果","category":"水果"},{"name":"面包","category":"食品"},{"name":"苹果","category":"水果"}]`，输出：`[{"name":"苹果","category":"水果"},{"name":"苹果","category":"水果"}],[{"name":"面包","category":"食品"}]`。pythondefgroup_by_category(items):fromitertoolsimportgroupbyitems.sort(key=lambdax:x["category"])forkey,groupingroupby(items,key=lambdax:x["category"]):yieldlist(group)题目5（20分）：编写一个函数`detect_anagrams`，接收两个字符串`s1`和`s2`，判断`s2`是否是`s1`的字母异位词（即字符相同但顺序不同，如"listen"和"silent"）。要求：1.忽略大小写和空格。2.优化时间复杂度，避免重复排序。pythondefdetect_anagrams(s1,s2):returnsorted(s1.replace("","").lower())==sorted(s2.replace("","").lower())二、系统设计题（共2题，每题30分，总计60分）题目6（30分）：设计一个支持高并发访问的短链接系统，要求：1.输入长链接后生成短链接（如`/abcd`）。2.支持自定义短链接前缀（如`/xyz`）。3.实现链接点击统计功能（如记录每次访问的时间、IP等）。4.提供API接口`/generate`（输入长链接，返回短链接）和`/click`（解析短链接，返回原始链接并记录统计）。设计思路：1.短链接生成：使用随机算法（如`hashlib.md5`结合时间戳）生成唯一标识符，或使用计数器自增。2.自定义前缀：数据库中存储前缀与映射关系，生成时优先匹配。3.高并发处理：使用Redis缓存热点短链接，后端采用异步写入数据库。4.统计功能：在`/click`接口中插入统计记录，使用Redis计数器优化性能。伪代码示例：python/generatedefgenerate_long_url(short_prefix,long_url):token=generate_unique_token()short_url=f"http://{short_prefix}/"+tokensave_mapping(token,long_url)returnshort_url/clickdefhandle_click(short_url):token=extract_token(short_url)long_url=get_mapping(token)log_click(token)returnlong_url题目7（30分）：设计一个支持实时数据流的监控告警系统，要求：1.实时接收客户端发送的监控数据（如CPU使用率、内存占用等）。2.设定阈值告警规则（如CPU>90%时触发告警）。3.支持告警通知（如邮件、短信或Webhook）。4.提供历史数据查询接口。设计思路：1.数据接入：使用Kafka或RabbitMQ接收实时数据，Python客户端发送POST请求到`/send_data`接口。2.告警规则：将规则配置存入Redis，定时任务（如`cron`）检查当前值与阈值的差异。3.通知机制：集成SMTP/SMSCAPI或第三方服务（如Twilio）。4.数据存储：使用InfluxDB或时序数据库，提供`/query`接口查询历史数据。三、算法与数据结构题（共3题，每题20分，总计60分）题目8（20分）：给定一个字符串`s`，判断是否可以通过回删某些字符得到目标字符串`t`。例如，`s="abcde"`,`t="ace"`，返回`True`。要求：1.优化时间复杂度，尽量减少字符比较次数。pythondefcan_delete_to_form(s,t):i,j=0,0whilei<len(s)andj<len(t):ifs[i]==t[j]:j+=1i+=1returnj==len(t)题目9（20分）：实现一个函数`top_k_frequent`，接收一个整数列表`nums`和整数`k`，返回出现频率最高的`k`个元素。例如，`nums=[1,1,1,2,2,3]`,`k=2`，返回`[1,2]`。要求：1.不使用内置排序，采用堆（`heapq`）或快速选择算法。pythonfromcollectionsimportCounterimportheapqdeftop_k_frequent(nums,k):count=Counter(nums)returnheapq.nlargest(k,count.keys(),key=count.get)题目10（20分）：设计一个算法，将一个非递减排序的链表转换为二叉搜索树（BST）。要求：1.保持BST性质，节点值不重复。2.优化时间复杂度，尽量减少递归深度。pythonDefinitionforsingly-linkedlistclassListNode:def__init__(self,val=0,next=None):self.val=valself.next=nextDefinitionforabinarytreenodeclassTreeNode:def__init__(self,val=0,left=None,right=None):self.val=valself.left=leftself.right=rightdefsorted_list_to_bst(head):ifnothead:returnNonenums=[]whilehead:nums.append(head.val)head=head.nextdefhelper(left,right):ifleft>right:returnNonemid=(left+right)//2node=TreeNode(nums[mid])node.left=helper(left,mid-1)node.right=helper(mid+1,right)returnnodereturnhelper(0,len(nums)-1)答案与解析一、编程实现题题目1答案：pythondefsum_of_odd_squares(lst):returnsum(x2forxinlstifisinstance(x,int)andx%2!=0)解析：1.使用生成器表达式遍历列表，`isinstance(x,int)`过滤非整数，`x%2!=0`过滤偶数，然后平方求和。2.时间复杂度O(n)，空间复杂度O(1)。题目2答案：pythonfromcollectionsimportOrderedDictclassLRUCache:def__init__(self,capacity:int):self.cache=OrderedDict()self.capacity=capacitydefget(self,key:int)->int:ifkeynotinself.cache:return-1self.cache.move_to_end(key)returnself.cache[key]defput(self,key:int,value:int)->None:ifkeyinself.cache:self.cache.move_to_end(key)self.cache[key]=valueiflen(self.cache)>self.capacity:self.cache.popitem(last=False)解析：1.`OrderedDict`维护插入顺序，`move_to_end`移动访问元素到末尾。2.`popitem(last=False)`删除最久未使用的元素。题目3答案：pythondefflatten_nested_list(data):result=[]defhelper(lst):foriteminlst:ifisinstance(item,list):helper(item)else:result.append(item)helper(data)returnresult解析：1.递归遍历列表，若子元素是列表则继续递归，否则添加到结果中。2.时间复杂度O(n)，空间复杂度O(n)（递归栈）。题目4答案：pythondefgroup_by_category(items):fromitertoolsimportgroupbyitems.sort(key=lambdax:x["category"])forkey,groupingroupby(items,key=lambdax:x["category"]):yieldlist(group)解析：1.先按`category`排序，`groupby`按类别分组。2.生成器按需返回分组，避免重复排序。题目5答案：pythondefdetect_anagrams(s1,s2):returnsorted(s1.replace("","").lower())==sorted(s2.replace("","").lower())解析：1.忽略大小写和空格，排序后比较字符序列是否一致。2.