2026年软件工程师进阶面试全模拟题

2026年软件工程师进阶面试全模拟题一、编程实现题（共3题，每题20分，总分60分）1.题1（20分）：实现一个LRU（LeastRecentlyUsed）缓存机制背景：在分布式系统中，LRU缓存常用于优化资源访问效率。请设计一个LRU缓存类，支持以下功能：-`get(key)`:获取键对应的值，若不存在返回-1。-`put(key,value)`:插入或更新键值对。当缓存容量已满时，需淘汰最久未使用的元素。要求：-使用双向链表+哈希表实现，时间复杂度为O(1)。-代码需支持自定义容量，默认为100。-编程语言不限，但需体现算法思路。2.题2（20分）：实现一个分布式锁服务背景：在微服务架构中，分布式锁常用于避免数据一致性问题。请设计一个基于Redis的分布式锁实现，要求：-锁需支持可重入（即同一线程可多次获取同一锁）。-锁需具备超时机制，防止死锁。-实现核心逻辑，无需完整部署代码，但需说明Redis命令及逻辑流程。3.题3（20分）：实现一个高效的数据去重算法背景：在处理大规模用户行为日志时，需去除重复数据。请设计一个算法，输入一个包含大量重复整数的数组，输出去重后的数组，要求：-时间复杂度O(n)，空间复杂度O(1)（假设数组大小为n，且整数范围有限）。-编程语言不限，但需提供伪代码或核心逻辑。二、系统设计题（共2题，每题30分，总分60分）1.题4（30分）：设计一个高并发的短链接系统背景：类似tinyURL，需将长URL转换为短URL，并支持高并发访问。要求：-短链接生成规则需保证唯一性，且长度尽可能短。-系统需支持分布式部署，并具备高可用性。-请说明核心模块设计（如短链接生成、存储、跳转逻辑）及性能优化方案。2.题5（30分）：设计一个实时数据监控平台背景：某电商平台需监控用户行为数据（如点击、加购、下单），并实时展示统计结果。要求：-支持百万级QPS的数据接入，并延迟控制在1秒内。-可用技术栈不限，但需说明数据流处理架构及关键组件选择（如消息队列、计算引擎）。三、数据库与SQL题（共2题，每题15分，总分30分）1.题6（15分）：SQL性能优化问题场景：某电商数据库存在以下慢查询，请优化SQL并说明原因：sqlSELECTFROMordersWHEREuser_id=?ANDorder_dateBETWEEN'2023-01-01'AND'2023-12-31';要求：-指出潜在问题（如索引缺失）。-提供优化后的SQL及索引设计建议。2.题7（15分）：数据库事务隔离级别问题场景：两个并发事务A和B执行以下操作：-事务A：`UPDATEaccountsSETbalance=balance-100WHEREid=1;`-事务B：`UPDATEaccountsSETbalance=balance+100WHEREid=1;`要求：-列举可能的隔离级别（如ReadCommitted、RepeatableRead），并说明各级别下是否存在问题。-如何通过数据库设置避免数据不一致？四、算法与数据结构题（共3题，每题15分，总分45分）1.题8（15分）：二叉树遍历问题问题：给定一个二叉树，请实现深度优先遍历（DFS）和广度优先遍历（BFS），并说明适用场景。2.题9（15分）：动态规划问题问题：给定一个背包容量为W，物品重量和价值如下：|物品|重量|价值||||||1|2|10||2|3|15||3|4|30|要求：-实现动态规划求解最大价值，并输出选取的物品编号。3.题10（15分）：图算法问题问题：给定一个无向图，请实现：-拓扑排序（若存在环则返回空）。-最短路径算法（如Dijkstra），并说明适用场景。答案与解析1.题1（LRU缓存实现）伪代码（Python风格）：pythonclassDLinkedNode:def__init__(self,key=0,value=0):self.key=keyself.value=valueself.prev=Noneself.next=NoneclassLRUCache:def__init__(self,capacity=100):self.capacity=capacityself.cache={}self.head,self.tail=DLinkedNode(),DLinkedNode()self.head.next=self.tailself.tail.prev=self.headdef_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_move_to_head(self,node):self._remove_node(node)self._add_node(node)def_pop_tail(self):res=self.tail.prevself._remove_node(res)returnresdefget(self,key):node=self.cache.get(key,None)ifnotnode:return-1self._move_to_head(node)returnnode.valuedefput(self,key,value):node=self.cache.get(key)ifnotnode:newNode=DLinkedNode(key,value)self.cache[key]=newNodeself._add_node(newNode)iflen(self.cache)>self.capacity:tail=self._pop_tail()delself.cache[tail.key]else:node.value=valueself._move_to_head(node)解析：-使用双向链表维护访问顺序，头节点为最近访问，尾节点为最久未访问。-哈希表实现O(1)时间复杂度的key查找。-`put`操作中，若key已存在则更新并移动到头部；若不存在则新建节点并插入头部，同时检查容量并淘汰尾节点。2.题2（分布式锁实现）Redis命令逻辑：redis获取锁lock_key="resource_lock"is_locked=redis.setnx(lock_key,"unique_value")ifis_locked:redis.expire(lock_key,10)#设置超时returnTrueelse:可选：使用RedisLua脚本防止竞态returnFalse释放锁defrelease_lock(lock_key,unique_value):script="""ifredis.call("get",KEYS[1])==ARGV[1]thenreturnredis.call("del",KEYS[1])elsereturn0end"""redis.eval(script,1,lock_key,unique_value)解析：-`setnx`确保原子性，避免多个客户端同时获取锁。-`expire`防止死锁，超时自动释放。-可选使用Lua脚本解决竞态条件，确保同一时间只有一个客户端能修改锁。3.题3（数据去重算法）伪代码（假设数组为arr，整数范围0-1e6）：pythondefdeduplicate(arr):mask=1foriinrange(32):forjinrange(len(arr)):if(arr[j]&mask)==0:arr[j]|=maskmask<<=1清零未出现的数字foriinrange(len(arr)):arr[i]&=~maskreturn[xforxinarrifx!=0]解析：-使用位运算技巧，将数组视为32位整数，逐位标记出现过的数字。-最终数组中未标记的数字即为去重结果。-时间O(n)，空间O(1)，但假设整数范围有限。4.题4（短链接系统设计）核心模块：-短链接生成：采用Base62编码（0-9,a-z,A-Z），如`/1aB`。-存储：使用Redis存储URL映射，`short_url`->`long_url`，并设置过期。-跳转：命中短链接后，查询Redis并重定向。性能优化：-缓存热点短链接到内存中。-负载均衡部署Redis。5.题5（实时数据监控平台）架构：-数据接入：Kafka接收原始数据，分区避免冲突。-计算引擎：Flink/SparkStreaming进行实时统计。-展示：Elasticsearch+Kibana聚合结果，API供前端调用。关键点：-Kafka保证数据不丢失。-Flink支持增量计算，延迟低。6.题6（SQL优化）优化方案：sql--优化后CREATEINDEXidx_user_dateONorders(user_id,order_date);SELECTFROMordersWHEREuser_id=?ANDorder_dateBETWEEN'2023-01-01'AND'2023-12-31'USEINDEX(idx_user_date);解析：-索引顺序应为`user_id`（高基数）在前，`order_date`（低基数）在后。-`USEINDEX`避免全表扫描。7.题7（事务隔离级别）问题分析：-ReadCommitted：可能读到未提交数据（脏读），但本例无影响。-RepeatableRead：可能存在幻读，本例无影响。解决方案：-使用Serializable隔离级别，通过锁避免并发问题。8.题8（二叉树遍历）DFS：pythondefinorder(root):returninorder(root.left)+[root.val]+inorder(root.right)ifrootelse[]defpostorder(root):returnpostorder(root.left)+postorder(root.right)+[root.val]ifrootelse[]BFS：pythonfromcollectionsimportdequedeflevel_order(root):ifnotroot:return[]queue=deque([root])res=[]whilequeue:node=queue.popleft()res.append(node.val)ifnode.left:queue.append(node.left)ifnode.right:queue.append(node.right)returnres解析：-DFS适合递归实现，BFS需显式队列。9.题9（动态规划背包）伪代码：pythondp=[0](W+1)foriinrange(n):forjinrange(W,w[i]-1,-1):dp[j]=max(dp[j],dp[j-w[i]]+v[i])解析：-从后往前更新，避免重复计算。10.题10（图算法）拓扑排序（DFS）：pythondefdfs(node,visited,stack):visited[node]=Trueforneighboringraph[node]:ifnotvisited[neighbor]:dfs(neighbor,visited,stack)stack.append(node)Dijkstra：pythonimportheapqdefdijkstra(s