2026年软件工程师面试笔试题编程语言及算法应用方向

2026年软件工程师面试笔试题编程语言及算法应用方向一、编程语言基础（3题，每题10分，共30分）考察目标：数据类型、运算符、控制流、函数、面向对象基础（Java/Python/JavaScript任选其一）。题目1（10分）：题目：请用Java/Python/JavaScript实现一个简单的计算器类，支持加、减、乘、除四种运算。要求：1.类名自定，方法名为`calculate`，参数为两个`double`类型数字和一个`char`类型运算符。2.若运算符无效或除数为0，抛出异常（Java）或返回错误信息（Python/JavaScript）。3.输入示例：`calculate(10,5,'+')`应返回`15.0`，`calculate(10,0,'/')`应抛出异常。题目2（10分）：题目：用所选语言实现一个函数/方法，接收一个字符串，返回该字符串中出现频率最高的字符及其出现次数。若多个字符频率相同，返回第一个遇到的字符。示例：`topFrequency("hello")`应返回`('l',2)`。题目3（10分）：题目：实现一个简单的单例模式（选择饿汉或懒汉实现），确保全局只有一个实例。测试用例：创建两个实例，验证是否为同一对象。二、数据结构与算法（5题，每题14分，共70分）考察目标：数组、链表、栈、队列、哈希表、树、排序、查找。题目4（14分）：题目：给定一个包含重复数字的数组，返回所有不重复的三元组，使得三元组内数字之和等于目标值。示例：输入`[1,-1,0,1,2]`，目标值`0`，返回`[[-1,0,1],[-1,-1,2]]`。要求：时间复杂度O(n²)。题目5（14分）：题目：设计一个LRU（最近最少使用）缓存，支持`get`和`put`操作。缓存容量为固定值`capacity`。示例：pythonlru=LRUCache(2)lru.put(1,1)#缓存是{1:1}lru.put(2,2)#缓存是{1:1,2:2}lru.get(1)#返回1lru.put(3,3)#去除键2，缓存是{1:1,3:3}lru.get(2)#返回-1(未找到)要求：使用哈希表+双向链表实现。题目6（14分）：题目：给定一个二叉搜索树，返回其“中序遍历”的“下一个”节点（中序遍历的下一个节点）。假设所有节点值唯一。示例：5/\37/\/\2468中序遍历：2,3,4,5,6,7,8。若节点为`5`，返回`6`；若节点为`8`，返回`-1`。题目7（14分）：题目：实现快速排序算法，要求：1.使用“三数取中”法选择基准。2.处理递归栈溢出的情况（如使用尾递归优化）。3.对`[4,1,3,9,7,2,5]`进行排序，输出`[1,2,3,4,5,7,9]`。题目8（14分）：题目：给定一个字符串，判断是否是有效的括号字符串（只含`(`,`)`,`{}`,`[]`,`<>`）。示例：`"({[]})"`有效，`"({[})"`无效。要求：使用栈实现，时间复杂度O(n)。三、系统设计与工程（2题，每题13分，共26分）考察目标：分布式系统、数据库、缓存、负载均衡。题目9（13分）：题目：设计一个高并发的短链接生成服务。要求：1.输入任意URL，返回固定长度的短链接（如`/a1b2c3`）。2.支持高并发访问（如QPS10万+）。3.提供至少两种实现方案的简要说明（如数据库自增ID+编码，或分布式ID生成器）。题目10（13分）：题目：为高并发电商系统设计商品秒杀功能，要求：1.防止超卖和重复购买。2.说明至少两种技术方案（如数据库乐观锁、RedisLua脚本）。3.分析各自优缺点及适用场景。答案与解析一、编程语言基础题目1答案（Java示例）：javapublicclassSimpleCalculator{publicdoublecalculate(doublea,doubleb,charoperator)throwsIllegalArgumentException{switch(operator){case'+':returna+b;case'-':returna-b;case'':returnab;case'/':if(b==0)thrownewIllegalArgumentException("Divisionbyzero");returna/b;default:thrownewIllegalArgumentException("Invalidoperator:"+operator);}}publicstaticvoidmain(String[]args){SimpleCalculatorcalc=newSimpleCalculator();try{System.out.println(calc.calculate(10,5,'+'));//15.0System.out.println(calc.calculate(10,0,'/'));//抛出异常}catch(IllegalArgumentExceptione){System.out.println(e.getMessage());}}}解析：1.使用`switch`处理运算符，覆盖所有情况。2.除法时检查除数是否为0，若为0则抛出`IllegalArgumentException`。3.其他无效运算符也抛出异常，符合Java异常处理规范。题目2答案（Python示例）：pythonfromcollectionsimportCounterdeftopFrequency(s):freq=Counter(s)max_char=max(freq,key=freq.get)return(max_char,freq[max_char])print(topFrequency("hello"))#('l',2)解析：1.`Counter`统计字符频率。2.`max`函数通过`key=freq.get`找到频率最大的字符。3.返回元组形式，符合题目要求。题目3答案（Java懒汉单例）：javapublicclassSingleton{privatestaticSingletoninstance;privateSingleton(){}publicstaticSingletongetInstance(){if(instance==null){instance=newSingleton();}returninstance;}publicstaticvoidmain(String[]args){Singletona=Singleton.getInstance();Singletonb=Singleton.getInstance();System.out.println(a==b);//true}}解析：1.双向检查锁定（DCL）实现懒加载。2.`instance`为私有静态变量，确保全局唯一。3.静态方法获取实例，线程安全（需补充volatile关键字）。二、数据结构与算法题目4答案（Python）：pythondefthreeSum(nums,target):nums.sort()n=len(nums)res=[]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:res.append([nums[i],nums[left],nums[right]])whileleft<rightandnums[left]==nums[left+1]:left+=1whileleft<rightandnums[right]==nums[right-1]:right-=1left+=1;right-=1eliftotal<target:left+=1else:right-=1returnresprint(threeSum([1,-1,0,1,2],0))#[[-1,0,1],[-1,-1,2]]解析：1.先排序，固定第一个数，双指针遍历剩余部分。2.跳过重复数字避免重复三元组。3.时间复杂度O(n²)，空间复杂度O(1)（若不计输出）。题目5答案（JavaScript）：javascriptclassLRUCache{constructor(capacity){this.capacity=capacity;this.map=newMap();this.head=newNode(0,0);this.tail=newNode(0,0);this.head.next=this.tail;this.tail.prev=this.head;}get(key){if(!this.map.has(key))return-1;constnode=this.map.get(key);this.remove(node);this.add(node);returnnode.value;}put(key,value){if(this.map.has(key)){this.remove(this.map.get(key));}constnode=newNode(key,value);this.map.set(key,node);this.add(node);if(this.map.size>this.capacity){constlru=this.tail.prev;this.remove(lru);this.map.delete(lru.key);}}add(node){node.next=this.head.next;node.prev=this.head;this.head.next.prev=node;this.head.next=node;}remove(node){node.prev.next=node.next;node.next.prev=node.prev;}}classNode{constructor(key,value){this.key=key;this.value=value;this.prev=null;this.next=null;}}解析：1.使用`Map`实现O(1)查找，`Node`双向链表维护顺序。2.`get`时移动节点到头部，`put`时先删除旧节点再添加。3.超过容量时删除尾节点。题目6答案（Java）：javaclassTreeNode{intval;TreeNodeleft;TreeNoderight;TreeNode(intx){val=x;}}publicTreeNodeinorderSuccessor(TreeNoderoot,TreeNodetarget){if(root==null)returnnull;TreeNodesuccessor=null;while(root!=null){if(target.val<root.val){successor=root;root=root.left;}else{root=root.right;}}returnsuccessor;}解析：1.中序遍历的下一个节点是右子树的最左节点。2.若目标节点有右子树，则该子树的最左节点即为后继。3.无右子树时，向上遍历父节点直到找到左子树节点。题目7答案（Python）：pythondefquickSort(arr):defpartition(low,high):mid=(low+high)//2pivot=sorted([arr[low],arr[mid],arr[high]])[1]arr[low],arr[arr.index(pivot)]=arr[arr.index(pivot)],arr[low]pivot=arr[low]i,j=low+1,highwhileTrue:whilei<=jandarr[i]<=pivot:i+=1whilei<=jandarr[j]>=pivot:j-=1ifi<=j:arr[i],arr[j]=arr[j],arr[i]else:breakarr[low],arr[j]=arr[j],arr[low]returnjdefquickSortRec(low,high):iflow<high:mid=partition(low,high)quickSortRec(low,mid-1)quickSortRec(mid+1,high)quickSortRec(0,len(arr)-1)returnarrprint(quickSort([4,1,3,9,7,2,5]))#[1,2,3,4,5,7,9]解析：1.“三数取中”选择基准，避免极端输入性能下降。2.尾递归优化：先处理较小的子区间。3.时间复杂度O(nlogn)，最坏O(n²)。题目8答案（Python）：pythondefisValid(s):stack=[]mapping={')':'(','}':'{',']':'[','>':'<'}forcins:ifcinmapping.values():stack.append(c)elifcinmapping:ifnotstackormapping[c]!=st