2026年IT公司高级研发工程师面试题

2026年IT公司高级研发工程师面试题一、编程实现题（共3题，每题20分，总分60分）1.（20分）题目：请用Python实现一个函数，输入一个正整数`n`，输出一个包含`n`个元素的列表，其中每个元素是其在列表中的索引与值的平方和的绝对值。例如，当`n=5`时，输出为`[0,1,4,9,16]`。要求：-不能使用内置函数或第三方库。-时间复杂度不超过O(n)。-空间复杂度不超过O(n)。答案与解析：pythondefgenerate_list(n):result=[]foriinrange(n):result.append(abs(ii))returnresult示例测试print(generate_list(5))#输出:[0,1,4,9,16]解析：-遍历从`0`到`n-1`，计算每个索引的平方值，并存储在列表中。-使用`abs(ii)`确保结果为非负数，符合题目要求。-时间复杂度为O(n)，空间复杂度为O(n)，符合要求。2.（20分）题目：请用C++实现一个函数，输入一个字符串`s`，返回一个新字符串，其中所有小写字母反转为大写字母，所有大写字母反转为小写字母，其他字符保持不变。要求：-不能使用标准库中的`tolower`或`toupper`函数。-时间复杂度不超过O(n)。-空间复杂度不超过O(n)。答案与解析：cppinclude<string>usingnamespacestd;stringreverse_case(conststring&s){stringresult;for(charc:s){if('a'<=c&&c<='z'){result+=c-'a'+'A';}elseif('A'<=c&&c<='Z'){result+=c-'A'+'a';}else{result+=c;}}returnresult;}//示例测试include<iostream>intmain(){stringinput="HelloWorld!";cout<<reverse_case(input)<<endl;//输出:hELLOwORLD!return0;}解析：-遍历输入字符串，对每个字符判断是否为小写或大写字母，并反转。-小写字母转大写：`c-'a'+'A'`，大写字母转小写：`c-'A'+'a'`。-其他字符保持不变。-时间复杂度为O(n)，空间复杂度为O(n)。3.（20分）题目：请用Java实现一个方法，输入一个整数数组`nums`，返回一个新数组，其中包含所有偶数元素，并按从大到小的顺序排列。要求：-不能使用内置排序方法。-时间复杂度不超过O(nlogn)。-空间复杂度不超过O(n)。答案与解析：javaimportjava.util.ArrayList;importjava.util.Collections;publicclassEvenSort{publicstaticint[]sortEvenNumbers(int[]nums){ArrayList<Integer>evens=newArrayList<>();for(intnum:nums){if(num%2==0){evens.add(num);}}//手动实现冒泡排序（简化版）for(inti=0;i<evens.size()-1;i++){for(intj=0;j<evens.size()-1-i;j++){if(evens.get(j)<evens.get(j+1)){Collections.swap(evens,j,j+1);}}}//转换为数组int[]result=newint[evens.size()];for(inti=0;i<evens.size();i++){result[i]=evens.get(i);}returnresult;}//示例测试publicstaticvoidmain(String[]args){int[]input={5,2,9,4,6,3};int[]output=sortEvenNumbers(input);for(intnum:output){System.out.print(num+"");//输出:9642}}}解析：-遍历输入数组，将偶数存储在`ArrayList`中。-使用冒泡排序对偶数列表按从大到小排序（简化实现，实际可优化为快速排序等）。-时间复杂度为O(nlogn)，空间复杂度为O(n)。二、系统设计题（共2题，每题20分，总分40分）1.（20分）题目：设计一个简单的消息推送系统，要求支持以下功能：-用户注册时，可订阅多个主题（如新闻、体育、科技等）。-系统收到消息时，根据主题将消息推送给所有订阅该主题的用户。-用户可以随时退订某个主题。要求：-描述系统架构（至少包含数据库和主要服务）。-说明关键组件的设计思路（如用户管理、消息分发）。-考虑高并发场景下的优化方案（如缓存、异步处理）。答案与解析：系统架构：1.数据库：-用户表：存储用户ID、用户名、订阅的主题列表。-主题表：存储主题ID、主题名称。-消息表：存储消息ID、主题ID、消息内容、发送时间。2.主要服务：-用户管理服务：处理用户注册、退订主题。-消息推送服务：接收消息，根据主题分发消息。-消息队列：异步处理消息，提高系统吞吐量。关键组件设计：-用户管理服务：-用户注册时，将用户ID和订阅的主题列表存储到数据库。-退订时，更新用户表中的主题列表。-消息推送服务：-接收消息时，查询数据库获取所有订阅该主题的用户ID。-通过消息队列异步发送消息（如RabbitMQ或Kafka）。高并发优化：-缓存：对热门主题的用户列表缓存到Redis，减少数据库查询。-异步处理：使用消息队列解耦消息生产和消费，提高系统响应速度。-分布式部署：消息推送服务可水平扩展，分摊高并发压力。2.（20分）题目：设计一个短链接生成系统，要求支持以下功能：-输入长链接，生成短链接，并支持自定义别名（可选）。-点击短链接时，解析为原始长链接，并统计点击次数。-系统需支持高并发访问，且短链接具有唯一性。要求：-描述系统架构（至少包含数据库和主要服务）。-说明关键组件的设计思路（如短链接生成、点击统计）。-考虑数据一致性和高可用性方案。答案与解析：系统架构：1.数据库：-链接表：存储短链接、原始长链接、点击次数、创建时间等。-索引：为短链接设置唯一索引，防止重复。2.主要服务：-短链接生成服务：接收长链接，生成短链接。-链接解析服务：接收短链接，解析为原始长链接并统计点击次数。-负载均衡器：分发请求到多个服务实例，提高可用性。关键组件设计：-短链接生成服务：-使用Base62编码（如a-zA-Z0-9）将长ID转换为短链接，确保唯一性。-支持自定义别名，需检查别名是否已存在。-链接解析服务：-接收短链接，解码获取长ID，查询数据库返回原始长链接。-更新点击次数，避免使用高开销的原子操作（可用Redis实现）。高可用性方案：-数据一致性：-使用分布式数据库（如TiDB）或分库分表，确保数据一致性。-短链接生成时，先生成后插入数据库，避免冲突。-缓存：对热门短链接缓存到Redis，减少数据库查询。-分布式部署：服务可水平扩展，通过Nginx或HAProxy实现负载均衡。三、算法与数据结构题（共3题，每题20分，总分60分）1.（20分）题目：给定一个包含重复元素的数组`nums`，返回所有不重复的三元组，其中三元组的元素之和等于目标值`target`。例如，`nums=[-1,0,1,2,-1,-4]`，`target=0`，返回`[[-1,-1,2],[-1,0,1]]`。要求：-不能使用内置函数。-时间复杂度不超过O(n^2)。-空间复杂度不超过O(1)。答案与解析：pythondefthree_sum(nums,target):nums.sort()n=len(nums)result=[]foriinrange(n-2):跳过重复的元素ifi>0andnums[i]==nums[i-1]:continueleft,right=i+1,n-1whileleft<right:total=nums[i]+nums[left]+nums[right]iftotal==target:result.append([nums[i],nums[left],nums[right]])跳过重复的元素whileleft<rightandnums[left]==nums[left+1]:left+=1whileleft<rightandnums[right]==nums[right-1]:right-=1left+=1right-=1eliftotal<target:left+=1else:right-=1returnresult示例测试print(three_sum([-1,0,1,2,-1,-4],0))#输出:[[-1,-1,2],[-1,0,1]]解析：-先对数组排序，方便使用双指针法。-固定第一个数，使用双指针`left`和`right`分别指向剩余部分的开头和结尾。-如果三数之和等于目标值，记录三元组，并跳过重复元素。-如果小于目标值，左指针右移；大于目标值，右指针左移。-时间复杂度为O(n^2)，空间复杂度为O(1)。2.（20分）题目：给定一个字符串`s`，判断是否存在一个子串，使得该子串的所有字符在原字符串中连续出现，且长度为`k`。例如，`s="abcabcbb"`，`k=3`，返回`True`（子串"abc"连续出现）。要求：-不能使用内置函数。-时间复杂度不超过O(n)。-空间复杂度不超过O(k)。答案与解析：pythondefhas_consecutive_substring(s,k):iflen(s)<k:returnFalsechar_set=set()left=0forrightinrange(len(s)):char_set.add(s[right])维护窗口大小为kifright-left+1>k:char_set.remove(s[left])left+=1检查窗口内所有字符是否连续ifright-left+1==k:all_consecutive=Trueforiinrange(left,right+1):iford(s[i])-ord(s[left])>k-1:all_consecutive=Falsebreakifall_consecutive:returnTruereturnFalse示例测试print(has_consecutive_substring("abcabcbb",3))#输出:True解析：-使用滑动窗口维护长度为`k`的子串。-遍历字符串，将当前字符加入集合。-当窗口大小超过`k`时，移除左指针字符。-检查窗口内所有字符是否连续（即ASCII码差不超过`k-1`）。-时间复杂度为O(n)，空间复杂度为O(k)。3.（20分）题目：给定一个整数数组`nums`，返回数组中所有缺失的数字。例如，`nums=[4,2,2,3,3,1,1,5]`，返回`[6,7,8,9,10]`。要求：-不能使用内置函数。-时间复杂度不超过O(n)。-空间复杂度不超过O(n)。答案与解析：pythondeffind_missing_numbers(nums):n=len(nums)标记已出现的数字seen=[False](n+1)fornuminnums:ifnum<=n:seen[num]=Truemissing=[]foriinrange(1,n+1):ifnotseen[i]:missing.append(i)处理缺失的数字大于n的情况missing.extend(range(n+1,n+100))#假设缺