2026年鸿蒙认证之分布式算法与数据结构题目集

2026年鸿蒙认证之分布式算法与数据结构题目集一、单选题（共10题，每题2分）要求：选择最符合题意的选项。1.在分布式系统中，以下哪种算法通常用于解决领导者选举问题？A.分布式哈希表（DHT）B.PaxosC.Bellman-FordD.Kruskal最小生成树算法2.对于分布式数据库中的一致性哈希，当节点加入或离开时，数据迁移量最小的算法是？A.二分法哈希B.余弦哈希C.均匀哈希D.线性哈希3.在分布式系统中，一致性协议的目标是？A.提高网络带宽B.保证数据最终一致性或强一致性C.减少节点间通信次数D.优化负载均衡4.以下哪种数据结构最适合用于分布式缓存中的LRU缓存替换？A.哈希表B.堆栈C.双向链表+哈希表D.B树5.在分布式事务中，两阶段提交（2PC）的主要缺点是？A.容错能力强B.容易造成数据不一致C.适用于小规模事务D.通信开销低6.分布式共识算法中，Raft算法与Paxos的主要区别在于？A.Raft采用心跳机制，Paxos采用投票机制B.Raft更适用于大规模系统，Paxos适用于小规模系统C.Raft的领导者选举更简单，Paxos的日志复制更高效D.Raft支持动态节点，Paxos不支持7.对于分布式队列系统（如Kafka），以下哪种数据结构最适合实现消息分区？A.队列B.哈希表C.跳表D.布隆过滤器8.在分布式搜索系统中，分布式倒排索引的构建过程中，以下哪个步骤最耗时？A.文档分词B.索引合并C.词频统计D.字典树构建9.分布式锁中，基于Redis的分布式锁实现通常依赖什么机制？A.哨兵模式B.Lua脚本原子操作C.ZooKeeperwatchesD.TCP协议10.对于分布式图算法，PageRank的分布式实现主要依赖？A.并行矩阵乘法B.BFS扩散C.DFS深度优先遍历D.Dijkstra最短路径算法二、多选题（共5题，每题3分）要求：选择所有符合题意的选项。1.分布式系统中常见的一致性模型包括？A.强一致性B.最终一致性C.可线性化一致性D.有界等待一致性2.在分布式数据库中，分片策略常见的类型有？A.范围分片B.哈希分片C.全局哈希分片D.范围+哈希混合分片3.分布式缓存的设计需要考虑哪些因素？A.缓存一致性B.容错性C.延迟和吞吐量D.内存占用4.对于分布式任务调度系统，以下哪些算法可用于任务分配？A.轮询调度B.负载均衡算法C.超级节点算法D.最小完成时间优先5.分布式共识算法中，常见的问题包括？A.系统延迟B.安全漏洞C.容错性设计D.成本效率三、简答题（共5题，每题5分）要求：简述关键概念或算法原理。1.简述分布式哈希表（DHT）的工作原理及其在P2P系统中的应用。2.解释Paxos算法的核心思想，并说明其在分布式系统中的作用。3.描述分布式锁的实现方式，并对比Redis和ZooKeeper的锁机制差异。4.简述一致性哈希的优势，并说明如何解决数据倾斜问题。5.解释分布式事务的两阶段提交（2PC）协议流程及其局限性。四、计算题（共3题，每题10分）要求：结合具体场景进行算法设计或分析。1.假设一个分布式数据库采用一致性哈希，当前有4个节点（Node1到Node4），哈希环为0-2^32-1。节点存储范围为：-Node1:[0,2^8-1]-Node2:[2^8,2^16-1]-Node3:[2^16,2^24-1]-Node4:[2^24,2^32-1]如果新增一个节点Node5，覆盖Node3的部分范围（[2^16,2^20-1]），请计算数据迁移量。2.在一个分布式队列系统中，采用Raft共识算法实现事务提交。假设当前集群有3个节点（Node1,Node2,Node3），领导者为Node1。某事务的提交流程如下：-Node1提议事务T1，投票通过Node2和Node3。-Node1等待超时后，发现未收到所有日志条目，重新提议T1。-Node2和Node3再次投票通过T1。请简述Raft如何保证事务T1的全局一致性，并说明可能存在的风险。3.设计一个分布式缓存的淘汰策略，假设缓存容量为100MB，当前缓存占用80MB，新加入数据块大小为5MB。采用LRU算法，请说明淘汰过程及最终缓存状态（假设缓存初始状态为空）。五、论述题（共2题，每题15分）要求：结合实际应用场景，深入分析或比较。1.对比Paxos和Raft两种分布式共识算法的优缺点，并说明在什么场景下选择哪种算法更合适。2.分析分布式数据库与分布式缓存的区别，并讨论两者如何协同工作以提高系统性能。答案与解析一、单选题答案1.B2.C3.B4.C5.B6.A7.A8.B9.B10.A解析：-2.一致性哈希通过旋转哈希环实现节点增删时数据迁移量最小。-5.2PC的缺点是阻塞问题，若领导者崩溃可能导致事务永久挂起。-6.Raft通过心跳机制实现领导者选举，Paxos依赖投票，机制不同。-8.分布式倒排索引的合并阶段最耗时，需要处理大量分片数据。二、多选题答案1.A,B,C2.A,B,C,D3.A,B,C,D4.A,B,C,D5.A,B,C,D解析：-1.分布式一致性模型包括强一致性、最终一致性等。-4.任务调度可使用轮询、负载均衡等算法。三、简答题答案1.DHT通过哈希函数将数据映射到环上节点，P2P系统中用于节点发现和数据存储。2.Paxos通过多轮投票确保提议的唯一性，适用于分布式数据库事务提交。3.分布式锁可通过RedisLua脚本或ZooKeeperwatches实现，前者原子性更高。4.一致性哈希解决数据倾斜通过虚拟节点机制，但新增节点仍可能迁移大量数据。5.2PC分为CanCommit和DoCommit阶段，缺点是无法处理领导者崩溃。四、计算题答案1.数据迁移量：Node3丢失[2^16,2^20-1]，由Node5接管，迁移量=2^20-2^16=65536条数据。2.Raft通过日志复制确保所有节点状态一致，风险是领导者崩溃导致阻塞。3.LRU淘汰：淘汰最久未使用的数据块，最终缓存：80MB-5MB（旧数