2026年软件工程师技术面试题及系统设计能力评估含答案

2026年软件工程师技术面试题及系统设计能力评估含答案一、编程题（共5题，每题20分，总分100分）1.题目：给定一个包含重复数字的数组，请编写一个函数，返回所有不重复的子集。例如，输入`[1,2,2]`，输出`[[],[1],[1,2],[1,2,2],[2],[2,2]]`。要求：-时间复杂度O(N2^N)-空间复杂度O(N2^N)-不能使用内置集合去重2.题目：实现一个LRU(LeastRecentlyUsed)缓存，支持`get`和`put`操作。缓存容量为`capacity`，超出容量时需删除最久未使用的页。要求：-`get(key)`返回键对应的值，若不存在返回`-1`-`put(key,value)`插入或更新键值对，若超出容量则删除最久未使用的页-使用哈希表和双向链表实现3.题目：编写一个函数，将一个32位无符号整数（二进制表示）的反转。例如，输入`123`，输出`321`；输入`120`，输出`21`。要求：-不能使用库函数-不能使用字符串转换-处理边缘情况（如输入`0`或`INT_MAX`）4.题目：给定一个二叉树，判断其是否为平衡二叉树（左右子树高度差不超过1）。要求：-时间复杂度O(N)-递归实现5.题目：实现一个Trie(前缀树)，支持`insert`、`search`和`startsWith`操作。要求：-`insert(word)`插入一个单词-`search(word)`完全匹配单词-`startsWith(prefix)`检查是否有以prefix开头的单词二、系统设计题（共3题，每题50分，总分150分）1.题目：设计一个高并发的短链接系统（如`tinyurl`）。要求：-输入任意长链接，输出6位短链接（如`aBcDeF`）-支持高并发访问（百万级QPS）-短链接唯一且可逆（通过短链接找回原链接）-需考虑分布式部署、缓存、数据库设计2.题目：设计一个实时消息推送系统（如微信、抖音的动态刷新）。要求：-支持用户订阅和取消订阅主题-新消息实时推送给所有订阅者-支持离线消息缓存-需考虑高可用、可扩展性3.题目：设计一个高并发的秒杀系统（如双十一抢购）。要求：-支持10万用户秒杀1000件商品-防止超卖、重复下单-需考虑限流、分布式锁、数据库优化三、数据库设计题（共2题，每题25分，总分50分）1.题目：设计一个电商平台的订单表（`orders`），包含以下字段：-`order_id`(主键)-`user_id`(用户ID)-`product_id`(商品ID)-`quantity`(数量)-`price`(单价)-`order_time`(下单时间)-`status`(订单状态，如待支付、已支付、已发货等)要求：-考虑索引设计（哪些字段需要索引？为什么？）-处理高并发写入场景2.题目：设计一个社交平台的用户关系表（`relations`），支持添加关注、取消关注、查看粉丝列表等功能。要求：-表结构设计-关系类型（单向/双向）-查询性能优化四、算法题（共3题，每题25分，总分75分）1.题目：给定一个字符串，找到其中不重复的最长子串长度。例如，输入`"abcabcbb"`，输出`3`（子串`"abc"`）。要求：-时间复杂度O(N)-使用滑动窗口方法2.题目：设计一个算法，判断一个数是否为素数。要求：-处理大数（如`10^18`）-优化时间复杂度3.题目：实现快速排序算法，并分析其平均时间复杂度和最坏时间复杂度。要求：-手写代码-解释随机化如何优化答案及解析一、编程题1.子集问题答案：pythondefsubsetsWithDup(nums):res=[]nums.sort()#排序去重subset=[]defbacktrack(index):res.append(subset.copy())foriinrange(index,len(nums)):ifi>indexandnums[i]==nums[i-1]:continue#跳过重复元素subset.append(nums[i])backtrack(i+1)subset.pop()backtrack(0)returnres解析：-排序后通过`i>index`跳过重复元素-递归时`backtrack(i+1)`确保不重复使用同一元素-时间复杂度O(N2^N)，空间复杂度O(N2^N)2.LRU缓存答案：pythonclassLRUCache:def__init__(self,capacity:int):self.capacity=capacityself.cache={}self.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=Noneself.next=Nonedefget(self,key:int)->int:ifkeynotinself.cache:return-1node=self.cache[key]self._remove(node)self._add(node)returnnode.valuedefput(self,key:int,value:int)->None:ifkeyinself.cache:self._remove(self.cache[key])node=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：-使用双向链表维护访问顺序，头为最近使用，尾为最久未使用-哈希表实现O(1)访问-超出容量时删除链表尾部节点3.整数反转答案：pythondefreverse(x:int)->int:INT_MAX=231-1INT_MIN=-231res=0whilex!=0:pop=x%10x//=10ifres>INT_MAX//10or(res==INT_MAX//10andpop>7):return0#溢出ifres<INT_MIN//10or(res==INT_MIN//10andpop<-8):return0#溢出res=res10+popreturnres解析：-逐位取出数字，构建反转结果-检查32位整数溢出情况4.平衡二叉树答案：pythonclassTreeNode:def__init__(self,val=0,left=None,right=None):self.val=valself.left=leftself.right=rightdefisBalanced(root:TreeNode)->bool:defcheck(node):ifnotnode:return0,Trueleft_height,left_balanced=check(node.left)right_height,right_balanced=check(node.right)returnmax(left_height,right_height)+1,left_balancedandright_balancedandabs(left_height-right_height)<=1returncheck(root)[1]解析：-递归计算左右子树高度，若差值超过1则不平衡-时间复杂度O(N)，空间复杂度O(N)5.Trie答案：pythonclassTrie:def__init__(self):self.root={}definsert(self,word:str)->None:node=self.rootforcharinword:ifcharnotinnode:node[char]={}node=node[char]node['#']=True#标记结束defsearch(self,word:str)->bool:node=self._find(word)returnnodeisnotNoneand'#'innodedefstartsWith(self,prefix:str)->bool:returnself._find(prefix)isnotNonedef_find(self,word):node=self.rootforcharinword:ifcharnotinnode:returnNonenode=node[char]returnnode解析：-使用字典存储节点，`#`表示单词结束-时间复杂度O(L)，L为单词长度二、系统设计题1.短链接系统设计：核心思路：-使用Base62编码（a-z,A-Z,0-9）将ID映射为短链接-分布式ID生成器（如Snowflake算法）-缓存层（Redis）加速短链接解析数据库设计：sqlCREATETABLEshort_links(idBIGINTPRIMARYKEYAUTO_INCREMENT,original_urlVARCHAR(2048)NOTNULL,short_codeCHAR(6)NOTNULLUNIQUE,created_atTIMESTAMPDEFAULTCURRENT_TIMESTAMP);流程：1.输入长链接，生成唯一ID（Snowflake）2.ID转为Base62编码（如`aBcDeF`）3.存储`(ID,original_url,short_code)`到数据库4.缓存`short_code->original_url`到Redis2.实时消息推送系统设计：核心思路：-发布订阅模式（如Kafka、RabbitMQ）-WebSocket或长轮询实现实时性-离线消息队列（Redis）架构：1.用户订阅主题（存储到数据库/Redis）2.消息生产者发布消息到Kafka/RabbitMQ3.消息消费者（服务端）订阅队列，推送给客户端4.离线消息存储Redis，客户端上线后补发3.秒杀系统设计：核心思路：-分布式锁（Redis或ZooKeeper）-数据库乐观锁（版本号）-流量控制（熔断限流）数据库设计：sqlCREATETABLEproducts(idINTPRIMARYKEY,stockINTNOTNULL,versionINTNOTNULL);流程：1.用户请求时，检查`stock>0`2.获取分布式锁，更新`stock`和`version`3.校验`version`未被修改，确认秒杀成功4.释放锁，返回结果三、数据库设计题1.电商订单表设计：索引设计：-`order_id`(主键，自增)-`user_id`(索引，用于查询用户订单)-`(status,order_time)`(复合索引，用于查询某状态订单按时间排序)高并发写入：-分库分表（按`user_id`或`order_id`碎片化）-使用MVCC隔离级别2.社交关系表设计：表结构：sqlCREATETABLErelations(user_idINTNOTNULL,target_idINTNOTNULL,typeENUM('follow','follower')NOTNULL,created_atTIMESTAMPDEFAULTCURRENT_TIMESTAMP,PRIMARYKEY(user_id,target_id,type),FOREIGNKEY(user_id)REFERENCESusers(id),FOREIGNKEY(target_id)REFERENCESusers(id));查询优化：-使用覆盖索引`(user_id,type)`查询粉丝-分页时使用`LIMIToffset,count`四、算法题1.滑动窗口子串问题：pythondeflengthOfLongestSubstring(s:str)->int:char_set=set()left=0max_len=0forrightinrange(len(s)):whiles[right]inchar_set:char_set.remove(s[left])left+=1char_set.add(s[right])max_len=max(max_len,