2026年软件开发工程师面试题库及编程练习含答案

2026年软件开发工程师面试题库及编程练习含答案一、编程基础（5题，每题10分）1.题目（10分）：编写一个函数，接收一个正整数`n`，返回一个列表，其中包含从`1`到`n`的所有奇数。要求不使用任何内置函数，仅用Python实现即可。答案：pythondefodd_numbers(n):result=[]foriinrange(1,n+1):ifi%2!=0:result.append(i)returnresult示例调用print(odd_numbers(10))#输出:[1,3,5,7,9]解析：通过循环从`1`到`n`遍历每个数字，使用`%`判断是否为奇数，如果不是`0`则加入结果列表。这种方法简单直观，适合初学者。2.题目（10分）：实现一个简单的字符串反转函数，输入一个字符串`s`，返回其反转后的结果。不使用Python的`reverse()`或切片方法。答案：pythondefreverse_string(s):result=[]forcharins:result.insert(0,char)return''.join(result)示例调用print(reverse_string("hello"))#输出:"olleh"解析：通过遍历字符串的每个字符，并使用`insert(0,char)`将其插入到结果列表的开头，实现反转效果。时间复杂度为O(n²)，适合理解基本操作。3.题目（10分）：编写一个函数，接收一个列表`nums`，返回列表中所有元素的和。要求在计算过程中去除所有负数。答案：pythondefsum_positive(nums):total=0fornuminnums:ifnum>=0:total+=numreturntotal示例调用print(sum_positive([1,-2,3,-4,5]))#输出:9解析：遍历列表，仅对非负数进行累加。这种方法高效且易于理解，适合处理简单的列表操作。4.题目（10分）：实现一个函数，接收一个字符串`s`，检查其是否为回文（即正读和反读相同）。不使用任何内置函数。答案：pythondefis_palindrome(s):left,right=0,len(s)-1whileleft<right:ifs[left]!=s[right]:returnFalseleft+=1right-=1returnTrue示例调用print(is_palindrome("level"))#输出:Trueprint(is_palindrome("hello"))#输出:False解析：使用双指针法，从字符串的两端向中间移动，比较对应位置的字符是否相同。如果发现不匹配则立即返回`False`，否则最终返回`True`。5.题目（10分）：编写一个函数，接收两个字符串`s1`和`s2`，返回它们的最长公共子串。例如，`s1="abcde"`,`s2="ace"`,返回`"ace"`。答案：pythondeflongest_common_substring(s1,s2):m,n=len(s1),len(s2)dp=[[0](n+1)for_inrange(m+1)]max_len=0end=0foriinrange(1,m+1):forjinrange(1,n+1):ifs1[i-1]==s2[j-1]:dp[i][j]=dp[i-1][j-1]+1ifdp[i][j]>max_len:max_len=dp[i][j]end=ielse:dp[i][j]=0returns1[end-max_len:end]示例调用print(longest_common_substring("abcde","ace"))#输出:"ace"解析：使用动态规划（DP）方法，构建一个二维DP表，其中`dp[i][j]`表示`s1`的前`i`个字符和`s2`的前`j`个字符的最长公共子串长度。通过遍历DP表记录最大值及其结束位置，最终提取最长子串。二、算法与数据结构（5题，每题15分）6.题目（15分）：给定一个无重复元素的数组`nums`和一个目标值`target`，编写一个函数返回`target`在数组中的索引。要求时间复杂度为O(logn)。答案：pythondefbinary_search(nums,target):left,right=0,len(nums)-1whileleft<=right:mid=(left+right)//2ifnums[mid]==target:returnmidelifnums[mid]<target:left=mid+1else:right=mid-1return-1示例调用print(binary_search([1,2,3,4,5],3))#输出:2解析：二分查找的核心是每次将搜索范围缩小一半，通过比较中间值与目标值确定搜索方向。时间复杂度为O(logn)，适合有序数组。7.题目（15分）：实现一个LRU（最近最少使用）缓存，支持`get`和`put`操作。使用哈希表和双向链表结合的方式实现。答案：pythonclassListNode:def__init__(self,key=0,value=0):self.key=keyself.value=valueself.prev=Noneself.next=NoneclassLRUCache:def__init__(self,capacity:int):self.capacity=capacityself.cache={}self.head,self.tail=ListNode(),ListNode()self.head.next=self.tailself.tail.prev=self.headdefget(self,key:int)->int:ifkeyinself.cache:node=self.cache[key]self._move_to_front(node)returnnode.valuereturn-1defput(self,key:int,value:int)->None:ifkeyinself.cache:node=self.cache[key]node.value=valueself._move_to_front(node)else:node=ListNode(key,value)self.cache[key]=nodeself._add_node(node)iflen(self.cache)>self.capacity:node=self._remove_last_node()delself.cache[node.key]def_move_to_front(self,node):self._remove_node(node)self._add_node(node)def_add_node(self,node):node.prev=self.headnode.next=self.head.nextself.head.next.prev=nodeself.head.next=nodedef_remove_node(self,node):prev_node=node.prevnext_node=node.nextprev_node.next=next_nodenext_node.prev=prev_nodedef_remove_last_node(self):last=self.tail.prevself._remove_node(last)returnlast示例调用cache=LRUCache(2)cache.put(1,1)cache.put(2,2)print(cache.get(1))#返回1cache.put(3,3)#去除键2print(cache.get(2))#返回-1(未找到)解析：LRU缓存通过双向链表维护访问顺序，哈希表存储键值对以实现O(1)时间复杂度。`get`操作将节点移动到链表头部，`put`操作插入新节点并移除最久未使用的节点。8.题目（15分）：编写一个函数，接收一个二叉树的根节点，返回其层序遍历结果（即按深度从上到下，同一深度的节点从左到右）。不使用递归。答案：pythonfromcollectionsimportdequeclassTreeNode:def__init__(self,val=0,left=None,right=None):self.val=valself.left=leftself.right=rightdeflevel_order(root):ifnotroot:return[]result=[]queue=deque([root])whilequeue:level_size=len(queue)current_level=[]for_inrange(level_size):node=queue.popleft()current_level.append(node.val)ifnode.left:queue.append(node.left)ifnode.right:queue.append(node.right)result.append(current_level)returnresult示例调用root=TreeNode(3)root.left=TreeNode(9)root.right=TreeNode(20)root.right.left=TreeNode(15)root.right.right=TreeNode(7)print(level_order(root))#输出:[[3],[9,20],[15,7]]解析：使用队列实现层序遍历，每次处理当前层的所有节点，并将其子节点加入队列。通过记录每一层的节点数量，确保按深度顺序遍历。9.题目（15分）：实现一个函数，判断一个字符串是否是有效的括号组合。例如，`"()"`和`"{[]}"`是有效的，`"([)]"`是无效的。答案：pythondefisValid(s:str)->bool:stack=[]mapping={')':'(','}':'{',']':'['}forcharins:ifcharinmapping:top_element=stack.pop()ifstackelse'#'ifmapping[char]!=top_element:returnFalseelse:stack.append(char)returnnotstack示例调用print(isValid("()"))#输出:Trueprint(isValid("{[]}"))#输出:Trueprint(isValid("([)]"))#输出:False解析：使用栈来匹配括号，遍历字符串时，对于闭括号检查栈顶是否为对应的开括号。如果匹配则弹出栈顶，否则返回无效。最后栈应为空表示完全匹配。10.题目（15分）：给定一个字符串`s`，找到其中最长的回文子串。例如，`"babad"`的最长回文子串是`"bab"`或`"aba"`。答案：pythondeflongest_palindrome(s:str)->str:ifnots:return""start,end=0,0foriinrange(len(s)):len1=self._expand_around_center(s,i,i)len2=self._expand_around_center(s,i,i+1)max_len=max(len1,len2)ifmax_len>end-start:start=i-(max_len-1)//2end=i+max_len//2returns[start:end+1]def_expand_around_center(self,s,left,right):whileleft>=0andright<len(s)ands[left]==s[right]:left-=1right+=1returnright-left-1示例调用print(longest_palindrome("babad"))#输出:"bab"或"aba"解析：通过遍历每个字符，分别以该字符为中心（奇数长度）和该字符与下一个字符为中心（偶数长度）扩展，记录最长回文子串的起始和结束位置。三、系统设计（3题，每题20分）11.题目（20分）：设计一个简单的微博系统，需要支持以下功能：1.用户注册和登录；2.发布微博（包含文本和图片）；3.刷新微博列表（按时间倒序）；4.点赞和评论。要求说明核心数据结构和主要接口设计。答案：核心数据结构：-`User`：用户信息，包含`id`,`username`,`password`,`follows`（关注的用户列表）,`followers`（粉丝列表）,`tweets`（发布的微博列表）。-`Tweet`：微博信息，包含`id`,`user_id`,`text`,`images`（图片列表）,`likes`（点赞数）,`comments`（评论列表）,`timestamp`（发布时间）。-`Comment`：评论信息，包含`id`,`user_id`,`text`,`tweet_id`,`timestamp`。-`Like`：点赞信息，包含`user_id`,`tweet_id`。主要接口设计：pythonclassUser:def__init__(self,id,username,password):self.id=idself.username=usernameself.password=passwordself.follows=set()self.followers=set()self.tweets=[]defregister(self):注册逻辑（检查用户名唯一性等）deflogin(self,password):登录逻辑（验证密码）defpost_tweet(self,text,images):tweet=Tweet(id,self.id,text,images,[])self.tweets.append(tweet)通知关注者deffollow(self,user):self.follows.add(user)user.followers.add(self)defget_tweets(self):returnsorted(self.tweets,key=lambdax:x.timestamp,reverse=True)classTweet:def__init__(self,id,user_id,text,images,likes):self.id=idself.user_id=user_idself.text=textself.images=imagesself.likes=set()ments=[]self.timestamp=datetime.now()deflike(self,user):self.likes.add(user)defcomment(self,user,text):comment=Comment(id,user.id,text,self.id)ments.append(comment)其他类（Comment,Like）类似实现解析：微博系统需要支持用户管理、内容发布和互动功能。通过合理的数据结构设计（如用户和微博的类），可以方便地实现核心功能。时间倒序可以通过在`User`类中维护按时间排序的`tweets`列表实现。12.题目（20分）：设计一个短链接生成系统，要求：1.输入长链接，生成短链接；2.短链接唯一且可快速解析回原链接；3.支持高并发访问。要求说明技术选型和实现方案。答案：技术选型：-使用Base62编码（包含字母和数字）将长链接转换为短链接；-使用哈希表（如Redis）存储短链接与长链接的映射；-使用分布式缓存和负载均衡（如Nginx）支持高并发。实现方案：1.短链接生成：-对长链接进行MD5哈希，取哈希的前8位作为唯一标识；-使用Base62编码将标识转换为短链接（如`/a1b2c3`）。2.存储映射：-使用Redis存储短链接与长链接的映射，`key`为短链接，`value`为长链接。3.解析回原链接：-接收短链接，从Redis获取对应的长链接并返回。4.高并发支持：-使用Nginx负载均衡，Redis集群分片，确保系统稳定。示例代码（伪代码）：pythondefgenerate_short_link(long_url):hash_id=hashlib.md5(long_url.encode()).hexdigest()[:8]short_code=base62_encode(int(hash_id,16))short_link=f"/{short_code}"redis.set(short_link,long_url)returnshort_linkdefresolve_short_link(short_link):long_url=redis.get(short_link)returnlong_urliflong_urlelse"URLnotfound"解析：短链接系统需要保证唯一性和快速解析，通过哈希和Base62编码实现。Redis用于存储映射关系，Nginx和集群技术确保高并发下的性能和稳定性。13.题目（20分）：设计一个消息队列系统，要求：