文 / 何海濤
扎實的基礎(chǔ)知識、高質(zhì)量的代碼、清晰的思路、優(yōu)化代碼的能力、優(yōu)秀的綜合能力是編程技術(shù)面試的五大要點。
找工作一直是一個熱門話題。要想找到心儀的工作，難免需要經(jīng)過多輪面試。編程面試是程序員面試過程中最為重要的一個環(huán)節(jié)。如果能在編程面試的環(huán)節(jié)充分展示自己的能力，那么拿到中意的Offer就是水到渠成的事情。
我先后在歐特克、微軟和思科等公司任軟件工程師，多次接受他人的面試，同時也面試過很多人。總結(jié)面試與被面試的經(jīng)驗，我發(fā)現(xiàn)盡管面試官的背景、性格各不相同，但都關(guān)注應(yīng)聘者五種素質(zhì)：扎實的基礎(chǔ)知識；能寫高質(zhì)量的代碼；分析問題時思路清晰；能優(yōu)化時間效率和空間效率；具備包括學(xué)習(xí)能力、溝通能力、發(fā)散思維能力等在內(nèi)的綜合能力。
扎實的基礎(chǔ)知識
扎實的基本功是成為優(yōu)秀程序員的前提條件，因此面試官首要關(guān)注應(yīng)聘者的素質(zhì)即是否具備扎實的基礎(chǔ)。通常基本功在編程面試環(huán)節(jié)體現(xiàn)在兩個方面：一是編程語言，二是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。
每個程序員至少要熟練掌握1~2門編程語言。面試官從應(yīng)聘者在面試過程中寫的代碼以及跟進的提問中，能看出他編程語言掌握的熟練程度。以大部分公司面試要求的C++為例，如果函數(shù)需要傳入一個指針，面試官可能會問是否需要為該指針加上const，把const加在指針不同的位置有什么區(qū)別；如果寫的函數(shù)需要傳入的參數(shù)是一個復(fù)雜類型的實例，面試官可能會問傳入值參數(shù)或者引用參數(shù)有什么區(qū)別，什么時候需要為傳入的引用參數(shù)加上const。
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通常是編程面試過程中考查的重點。在參加面試之前，應(yīng)聘者需要熟練掌握鏈表、樹、棧、隊列以及哈希表等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及它們的操作。如果我們留心各大公司的面試題，就會發(fā)現(xiàn)鏈表和二叉樹相關(guān)的問題是很多面試官喜歡問的問題。這方面的問題看似簡單，但真正掌握也很不容易，特別適合在短短幾十分鐘的面試時間內(nèi)檢驗應(yīng)聘者的基本功。如果應(yīng)聘者事先對鏈表的插入和刪除結(jié)點了如指掌，對二叉樹的各種遍歷方法的循環(huán)和遞歸寫法都爛熟于胸，那么真正到了面試時也就游刃有余了。
大部分公司對算法的要求都只是考查查找和排序。應(yīng)聘者可以在了解各種查找和排序算法的基礎(chǔ)上，重點掌握二分查找、歸并排序和快速排序，因為很多面試題都只是這些算法的變體而已。比如把排序好的數(shù)組的前面若干個數(shù)字移到數(shù)組的后面，然后問怎樣在這個數(shù)組之中找到最小的數(shù)字。這道題其本質(zhì)就是考查二分查找。少數(shù)對算法很重視的公司比如谷歌或者百度，還會要求應(yīng)聘者熟練掌握動態(tài)規(guī)劃和貪婪算法。如果對這種類型的公司感興趣，那么應(yīng)聘者在參加面試之前就應(yīng)該加強對相關(guān)算法題目的練習(xí)。
高質(zhì)量的代碼
只有注重質(zhì)量的程序員，才能寫出魯棒穩(wěn)定的大型軟件。在面試過程中，面試官總會格外關(guān)注邊界條件、特殊輸入等看似細枝末節(jié)但實質(zhì)至關(guān)重要的地方，以此來分析應(yīng)聘者是否注重代碼質(zhì)量。很多時候，面試官發(fā)現(xiàn)應(yīng)聘者寫出來的代碼只能完成最基本的功能，一旦輸入特殊的邊界條件參數(shù)就會錯誤百出甚至程序崩潰。
舉個很多應(yīng)聘者都被問過的一個問題：寫一個函數(shù)，把字符串轉(zhuǎn)化成整數(shù)。這道題看似很簡單，絕大部分計算機專業(yè)的畢業(yè)生都能用十行以內(nèi)的代碼實現(xiàn)最基本的功能。可是在實際面試過程中，十個應(yīng)聘者中只有一個人能通過這道題的面試，因為絕大部分應(yīng)聘者不能全面考慮到各種特殊輸入，比如輸入的字符串含中有非數(shù)字的符號、在字符串的開頭有正負(fù)號、字符串中有正負(fù)號但其位置不是在字符串的開頭。
除此之外，面試官還希望應(yīng)聘者能考慮的邊界條件包括2147483647（0×7FFFFFFF，int能表示的最大正整數(shù)）和-2147483648（0×80000000，int能表示的最小負(fù)整數(shù)）。
除了邊界條件和特殊輸入考慮不足之外，面試官還有一個不能容忍的錯誤就是程序崩潰。面試時很多應(yīng)聘者都會忘記對空指針做特殊處理而導(dǎo)致程序崩潰。如果面試時遇到鏈表、二叉樹相關(guān)的題目，應(yīng)聘者一定要特別小心。因為這兩種題目對應(yīng)的代碼里通常會有大量的指針操作，如果考慮不周到，就有可能對空指針進行操作而使程序崩潰。
比如這樣一道題：輸入一個鏈表的頭指針和一個無符號整數(shù)k，輸出該鏈表的倒數(shù)第k個結(jié)點。這個題目很多人都能想到用兩個指針來解決：第一個指針先在鏈表上移動k-1步，同時讓第一個指針和第二個指針在鏈表上移動。當(dāng)?shù)谝粋€指針移動到尾指針時，第二個指針指向的就是倒數(shù)第k個結(jié)點。然而不是每個應(yīng)聘者都能根據(jù)正確思路寫出完整的代碼。不少應(yīng)聘者會忽略兩種可能：一是輸入的鏈表頭指針有可能是空指針；二是鏈表上結(jié)點的數(shù)目有可能少于k個。忽略這兩點的代碼都存在崩潰的可能，從而很難獲得面試官的青睞。
要想寫出魯棒的高質(zhì)量代碼，需要在動手寫代碼之前想好測試用例。在寫代碼之前，先要想好各種邊界條件和特殊輸入作為測試用例。當(dāng)代碼寫好之后，自己在心里用之前想好的測試用例來檢驗自己寫出的代碼，這樣就能在面試官之前發(fā)現(xiàn)并解決問題。以求鏈表的倒數(shù)第k個結(jié)點為例，如果事先想到了輸入頭指針為空指針和鏈表上的結(jié)點總數(shù)少于k這兩個測試用例，并且在寫好代碼之后在心里模擬代碼的運行過程，確保能夠通過這兩個測試用例的測試，那么這輪面試必然是能夠通過的。
清晰的思路
只有思路清晰，應(yīng)聘者才有可能在面試過程中解決復(fù)雜的問題。有時面試官會有意出一些比較復(fù)雜的問題，以考查能否在短時間內(nèi)形成清晰的思路并解決問題。對于確實很復(fù)雜的問題，面試官甚至不期待應(yīng)聘者能在面試不到一個小時的時間里給出完整的答案，他更看重的可能還是應(yīng)聘者是否有清晰的思路。面試官通常不會喜歡應(yīng)聘者在沒有形成清晰思路之前就草率地開始寫代碼，結(jié)果寫出來的代碼容易邏輯混亂、錯誤百出。
應(yīng)聘者可以用幾個簡單的方法幫助自己形成清晰的思路。
首先是舉幾個簡單的具體例子讓自己理解問題。當(dāng)一眼看不出問題中隱藏的規(guī)律時，可以試著用1~2個具體的例子模擬操作的過程，這樣說不定就能通過具體的例子找到抽象的規(guī)律。
其次可以試著用圖形表示抽象的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。像分析與鏈表、二叉樹相關(guān)的題目時，可以畫出它們的結(jié)構(gòu)圖來簡化題目。
最后可以試著把復(fù)雜的問題分解成若干個簡單的子問題，再一一解決。很多基于遞歸的思路，包括分治法和動態(tài)規(guī)劃法，都是把復(fù)雜的問題分解成一個或者多個簡單的子問題。
比如把二叉搜索樹轉(zhuǎn)化排序的雙向鏈表這個問題就很復(fù)雜。碰到這個問題，不妨先畫出1~2個具體的二叉搜索樹及其對應(yīng)的排序雙向鏈表，直觀地感受二叉搜索樹和排序的雙向鏈表有哪些聯(lián)系。如果一下子找不出轉(zhuǎn)換的規(guī)律，可以把整個二叉樹看出三部分：根結(jié)點、左子樹和右子樹。當(dāng)遞歸地把轉(zhuǎn)換左右子樹這兩個子問題解決之后，再把轉(zhuǎn)換左右子樹得到的鏈表和根結(jié)點鏈接起來，整個問題也就解決了。
優(yōu)化代碼的能力
優(yōu)秀的程序員對時間和空間的消耗錙銖必較，他們很有激情不斷優(yōu)化自己的代碼。當(dāng)面試官出的題目有多種解法時，通常他會期待應(yīng)聘者最終能夠找到最優(yōu)解。這就要求應(yīng)聘者在面試官提示還有更好的解法時，不能放棄思考，而應(yīng)該努力尋找在時間消耗或者空間消耗上可以優(yōu)化的地方。
要想優(yōu)化時間或者空間效率，首先要知道如何分析效率。即使是同一個算法，用不同方法實現(xiàn)的效率可能也會大不相同，要能夠分析出算法及其代碼實現(xiàn)的效率。例如求斐波那契數(shù)列，很多人喜歡用遞歸公式f(n)=f(n-1)+f(n-2)求解。如果分析它的遞歸調(diào)用樹，就會發(fā)現(xiàn)有大量的計算是重復(fù)的，時間效率是以n的指數(shù)增加。但如果先求f(1)、f(2)，再根據(jù)f(1)和f(2)求出f(3)，接下來根據(jù)f(2)、f(3)求出f(4)，并以此類推用一個循環(huán)求出f(n)，這種計算方法的時間效率就只有O(n)，比前面遞歸的方法要好很多。
要想優(yōu)化代碼的效率，還要熟知各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，并能選擇合適的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)解決問題。我們在數(shù)組中根據(jù)下標(biāo)可以用O(1)完成查找。數(shù)組的這個特征可以用來實現(xiàn)簡單的哈希表解決很多面試題，比如在字符串中找到第一個只出現(xiàn)一次的字符。再比如為了找出n個數(shù)字中最小的k個數(shù)，需要一個數(shù)據(jù)容器來存儲k個數(shù)字。在這個數(shù)據(jù)容器中，我們希望能夠快速地找到最大值并且能快速地替換其中的數(shù)字。經(jīng)過權(quán)衡，我們發(fā)現(xiàn)二叉樹比如最大堆或者紅黑樹都是實現(xiàn)這個數(shù)據(jù)容器的理想選擇。
要想優(yōu)化代碼的效率，也要熟練掌握常用的算法。面試中最常用的算法是查找和排序。如果從頭到尾順序掃描一個數(shù)組，需要O(n)時間才能完成查找操作。但如果數(shù)組是排序的，應(yīng)用二分查找算法就能把時間復(fù)雜度降低到O(logn)。排序算法除了能夠給數(shù)組排序之外，還能用來解決其他問題。比如快速排序算法中的Partition函數(shù)能夠用來在n個數(shù)里查找第k大的數(shù)字，從而可以用O(n)的時間在數(shù)組中找到出現(xiàn)次數(shù)超過數(shù)組長度一半的數(shù)字。如果面試題是一個求最大值或者最小值的題目，則可以嘗試用動態(tài)規(guī)劃法或者貪婪算法，比如用動態(tài)規(guī)劃法求出數(shù)組中連續(xù)子數(shù)組的最大和。
優(yōu)秀的綜合能力
在面試過程中，應(yīng)聘者除了展示自己的編程能力和技術(shù)功底之外，還需要展示自己的軟技能，諸如溝通能力和學(xué)習(xí)能力。隨著軟件系統(tǒng)的規(guī)模越來越大，軟件開發(fā)已經(jīng)告別了單打獨斗的年代，程序員與他人的溝通變得越來越重要。在面試過程中，面試官會觀察應(yīng)聘者在介紹項目經(jīng)驗或者算法思路時是否觀點明確、邏輯清晰，并以此判斷他溝通能力的強弱。另外，面試官也會從應(yīng)聘者說話的神態(tài)和語氣來判斷他是否有團隊合作的意識。通常面試官不會喜歡高傲或者輕視合作者的人。
IT行業(yè)知識更新很快，因此程序員只有具備很好的學(xué)習(xí)能力才能跟上知識更替的步伐。通常面試官有兩種辦法考查應(yīng)聘者的學(xué)習(xí)能力。第一種方法是詢問應(yīng)聘者最近在看什么書、從中學(xué)到了哪些新技術(shù)。面試官可以用這個問題了解應(yīng)聘者的學(xué)習(xí)愿望和學(xué)習(xí)能力。第二種方法是拋出一個新概念，接下來他會觀察應(yīng)聘者能不能在較短時間內(nèi)理解這個新概念并解決相關(guān)的問題。比如面試官要求應(yīng)聘者計算第1500個丑數(shù)。很多人都沒有聽說過丑數(shù)這個概念。這時面試官就會觀察應(yīng)聘者面對丑數(shù)這個新概念，能不能經(jīng)過提問、思考、再提問的過程，最終找出丑數(shù)的規(guī)律從而找到解決方案。
知識遷移能力是一種特殊的學(xué)習(xí)能力。如果我們能夠把已經(jīng)掌握的知識遷移到其他領(lǐng)域，那么學(xué)習(xí)新技術(shù)或者解決新問題就會變得容易。面試官經(jīng)常會先問一個簡單的問題，再問一個很復(fù)雜但和前面的簡單問題相關(guān)的問題。這時面試官期待應(yīng)聘者能夠從簡單問題中得到啟示，從而找到解決復(fù)雜問題的竅門。比如面試官先要求應(yīng)聘者寫一個函數(shù)求斐波那契數(shù)列，再問一個青蛙跳臺階的問題：一只青蛙一次可以跳上1級臺階，也可以跳上2級臺階，請問這只青蛙跳上n級的臺階總共有多少種跳法？應(yīng)聘者如果具有較強的知識遷移能力，就能分析出青蛙跳臺階問題實質(zhì)上只是斐波那契數(shù)列的一個應(yīng)用。
還有不少面試官喜歡考查應(yīng)聘者的抽象建模能力和發(fā)散思維能力。面試官從日常生活中提煉出問題，比如如何判斷5張撲克牌是不是順子，考查應(yīng)聘者能不能把問題抽象出來用合理的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示，并找到其中的規(guī)律解決這個問題。面試官也可以限制應(yīng)聘者不得使用常規(guī)方法，這要求應(yīng)聘者具備創(chuàng)新精神，能夠打開思路從多角度去分析、解決問題。比如面試官要求應(yīng)聘者不用加減乘除四則運算實現(xiàn)兩個整數(shù)的加法。此時面試官期待應(yīng)聘者能夠打開思路，用位運算實現(xiàn)整數(shù)的加法。
小結(jié)
我們可以用下圖來總結(jié)出應(yīng)聘者需要具備的素質(zhì)。
從上圖可以看出，應(yīng)聘者在面試之前需要做足準(zhǔn)備，對編程語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法等基礎(chǔ)知識有全面的了解。面試時如果碰到簡單的問題應(yīng)聘者一定要注重細節(jié)寫出完整、魯棒的代碼。如果碰到復(fù)雜的問題應(yīng)聘者可以通過畫圖、舉具體例子分析和分解復(fù)雜問題等方法先理清思路再動手編程。除此之外，應(yīng)聘者還應(yīng)該不斷優(yōu)化時間效率和空間效率，力求找到最優(yōu)的解法。在面試過程中，應(yīng)聘者還應(yīng)該主動提問弄清楚題目的要求，表現(xiàn)自己的溝通能力。當(dāng)面試官前后問的兩個問題有相關(guān)性時，盡量把解決前面問題的思路遷移到后面的問題中去，展示自己良好的學(xué)習(xí)能力。如果能做到這么幾點，那么應(yīng)聘者順利通過面試獲得心儀的職位將是瓜熟蒂落的事情。