嵌入式面试中常见的一些编程题目
注：本文只是代码实现，并没有深入讲解实现原理，大家可以看一下主要会考什么，然后再具体针对性了解原理，也更有利于理解。
眼看26届秋招接近尾声，自己虽然很菜，但也在激烈的竞争中拿到了几个 offer，已经非常满意了，希望未来持续学习进步。
本文主要总结了嵌入式秋招中问的比较多的编程题目，总的来说，大部分不会涉及到复杂的算法题（我本身非科班，也没怎么刷题，秋招期间遇到手撕复杂算法的公司也是成功挂掉了），比较重要的是一些已有函数的实现，主要考察对数据在内存中分布的掌握，对C语言在嵌入式场景中理解的深度，比如 memcpy() 函数，遇到 dest 和 src 空间重合的问题是怎么处理的。其次就是各大排序，链表，字符串，数组的操作，二叉树的概念，遍历等等。
一、链表
链表的一些基础操作
- 链表定义
c
struct Node {
int data;
struct Node* next;
}- 创建节点
c
struct Node* createNode(int value) {
struct Node* newNode = (struct Node*)malloc(sizeof(struct Node));
if(newNode == NULL)
printf("malloc failed!");
newNode->data = value;
newNode->next = NULL;
return newNode;
}- 头插法插入节点
c
struct Node* insertAtHead(struct Node* head, int value) {
struct Node* newNode = createNode(value);
newNode->next = head;
return newNode; // 新的头结点
}- 尾插法插入节点
c
struct Node* insertAtTail(struct Node* head, int value) {
struct Node* newNode = createNode(value);
if(head == NULL)
return newNode;
struct Node* temp = head;
while(temp->next != NULL) {
temp = temp->text;
}
temp->next = newNode;
return head;
}- 遍历链表
c
void printList(struct Node* head) {
struct Node* temp = head;
while (temp != NULL) {
printf("%d -> ", temp->data);
temp = temp->next;
}
printf("NULL\n");
}1. 实现链表的逆置
c
struct ListNode* reverseList(struct ListNode* head) {
if (head == NULL || head->next == NULL) return NULL;
struct LiseNode* former;
struct ListNode* latter;
struct ListNode* mid = head;
while (mid != NULL) {
latter = mid->next;
mid->next = former;
former = mid;
mid = latter;
}
}2. 判断单链表中是否存在环
c
struct ListNode* detectCycle(struct ListNode* head) {
struct ListNode* fast = head;
struct ListNode* slow = head;
while(fast != NULL && fast->next != NULL) {
slow = slow->next;
fast = fast->next->next;
if(slow == fast) {
fast = head;
while(fast != slow) {
fast = fast->next;
slow = slow->next;
}
return slow;
}
}
return NULL;
}3. 单链表相交，如何求交点
c
struct ListNode* getIntersectionNode(struct ListNode* headA, struct ListNode* headB) {
struct ListNode* p = headA;
struct ListNode* q = headB;
while(q != p) {
if (p == NULL)
p = headB;
else
p = p->next;
if (q == NULL)
q = headA;
else
q = q->next
}
return q;
}4. 求有环链表第一个入环点
c
struct ListNode* detectCycle(struct ListNode* head) {
struct ListNode* fast = head;
struct ListNode* slow = head;
while(fast != NULL && fast->next != NULL) {
slow = slow->next;
fast = fast->next->next;
if(slow == fast) {
fast = head;
while(fast != slow) {
fast = fast->next;
slow = slow->next;
}
return slow;
}
}
return NULL;
}5. 写出链表的删除一个节点的程序
c
void deleteNode(Node** headRef, int key) {
Node* temp = *headRef;
Node* prev = NULL;
if (temp == NULL) return;
if (temp->data == key) {
*headRef = temp->next; // 头指针后移
free(temp); // 释放原头节点
return;
}
while (temp != NULL && temp->data != key) {
prev = temp;
temp = temp->next;
}
if (temp == NULL) return;
prev->next = temp->next;
free(temp);
}6. 用递归算法实现两个有序链表的合并
c
struct ListNode* Merge(struct ListNode* pHead1, struct ListNode* pHead2 ) {
// write code here
if (pHead1 == NULL) return pHead2;
if (pHead2 == NULL) return pHead1;
if (pHead1->val > pHead2->val) {
pHead2->next = Merge(pHead1, pHead2->next);
return pHead2;
} else {
pHead1->next = Merge(pHead1->next, pHead2);
return pHead1;
}
}二、二叉树
满二叉树：除了最后一层，所有的节点都是满的，并且所有节点都有两个子节点
完全二叉树：最后一层可以是单节点，所有节点连续几种在左边。
二叉搜索数：BST，左子树中的所有节点值 都小于该节点值 。右子树中的所有节点值 都大于该节点值。
平衡二叉树：AVL，左右子节点的高度不超过1的BST。
c
// 定义二叉树节点结构
typedef struct Node {
int data; // 存储节点的数据
struct Node* left; // 指向左子节点
struct Node* right; // 指向右子节点
} Node;
// 创建新节点
Node* createNode(int data) {
Node* newNode = (Node*)malloc(sizeof(Node));
if (newNode == NULL) {
printf("内存分配失败！\n");
exit(1);
}
newNode->data = data;
newNode->left = NULL;
newNode->right = NULL;
return newNode;
}
// 销毁二叉树
void destroyTree(Node* root) {
if (root == NULL) return;
destroyTree(root->left); // 递归释放左子树
destroyTree(root->right); // 递归释放右子树
free(root); // 释放当前节点
}
// 二叉树深度
int maxDepth(struct TreeNode* root){
if (root == NULL) return 0;
int lenLeft = maxDepth(root->left);
int lenRight = maxDepth(root->right);
return lenLeft > lenRight ? lenLeft + 1 : lenRight + 1;
}1. 遍历
c
// 中序遍历：创建一个数组，数组作为传入参数保存遍历的结果
/**
* returnNum: 保存遍历出的元素
* returnSize: 保存二叉树的大小
*/
void inTra(struct TreeNode* root, int *returnNum, int* returnSize)
{
if(root==NULL) return;
inTra(root->left, returnNum, returnSize);
returnNum[(*returnSize)++] = root->val;
inTra(root->right, returnNum, returnSize);
}
int* inorderTraversal(struct TreeNode* root, int* returnSize) {
int *returnNum = (int *)malloc(sizeof(int)*101);
*returnSize = 0;
if(root==NULL) return NULL;
inTra(root,returnNum,returnSize);
return returnNum;
}不需要保存的遍历：
c
// 前序遍历：根 -> 左 -> 右
void preorderTraversal(Node* root) {
if (root == NULL) return;
printf("%d ", root->data); // 访问根节点
preorderTraversal(root->left); // 遍历左子树
preorderTraversal(root->right); // 遍历右子树
}
// 中序遍历：左 -> 根 -> 右
void inorderTraversal(Node* root) {
if (root == NULL) return;
inorderTraversal(root->left); // 遍历左子树
printf("%d ", root->data); // 访问根节点
inorderTraversal(root->right); // 遍历右子树
}
// 后序遍历：左 -> 右 -> 根
void postorderTraversal(Node* root) {
if (root == NULL) return;
postorderTraversal(root->left); // 遍历左子树
postorderTraversal(root->right); // 遍历右子树
printf("%d ", root->data); // 访问根节点
}2. 深度
c
int maxDepth(struct TreeNode* root) {
// 递归结束条件
if (root == NULL) return 0;
int l_depth = maxDepth(root->left);
int r_depth = maxDepth(root->right);
return (l_depth > r_depth ? l_depth : r_depth) + 1;
}3. 是否平衡二叉树
c
bool isAVL(struct TreeNode* root)
{
struct TreeNode* left = root->left;
struct TreeNode* right = root->right;
int l_dep = maxDepth(left);
int r_dep = maxDepth(right);
if (l_dep == r_dep) return true;
else if (l_dep > r_dep) return ((l_dep-r_dep) < 1 ? true : false);
else return ((r_dep-l_dep) < 1 ? true : false);
}三、排序查找算法及其改进
我想对于每一个经历过秋招的小伙伴们来说，十大排序基本都被问过（快速排序 、归并排序、堆排序、冒泡排序、插入排序、选择排序、希尔排序、桶排序、基数排序）。
| 排序名称 | 最好时间复杂度 | 平均时间复杂度 | 最坏时间复杂度 | 空间复杂度 |
|---|---|---|---|---|
| 快排 | O(nlogn) | O(nlogn) | O(n\^2) | O(logn) |
| 归并 | O(nlogn) | O(nlogn) | O(nlogn) | O(n) |
| 插入 | O(n) | O(n\^2) | O(n\^2) | O(1) |
| 冒泡 | O(n) | O(n\^2) | O(n\^2) | O(1) |
| 堆排 | O(nlogn) | O(nlogn) | O(nlogn) | O(1) |
| 选择 | O(n\^2) | O(n\^2) | O(n\^2) | O(1) |
1. 快速排序
c
void quickSort(vector<int>& arr, int left, int right) {
if (left >= right) return;
int pivot = arr[right];
int l = left - 1;
int r = left;
for (; r < right; ++r) {
if (arr[r] < pivot) {
l++;
swap(arr[l], arr[r]);
}
}
int povitIndex = l + 1;
swap(arr[povitIndex], arr[right]);
quickSort(arr, left, povitIndex - 1);
quickSort(arr, povitIndex + 1, right);
}2. 冒泡排序
c
// 双重循环，每次循环次数减1.长度为5的数组，第一次循环对比4次
void bubble_sort(int *arr, int n) {
int flag;
for (int i = 0; i < n-1; i++) {
flag = 0;
for (int j = 0; j < n-1-i; j++) {
if (arr[j] > arr[j+1]) {
swap(&arr[j], &arr[j+1]);
flag = 1;
}
}
if (flag == 0) return;
}
}3. 归并排序
c
/*
* 归并排序的思想：
* 1. merge函数，传入一个以m为界限的左右分别排序好的数组，然后把这个数组合并
* 1.1 首先malloc两个数组L，R然后填充，然后使用? :填充arr[k++]
* 2. mergeSort函数递归执行，停止条件l>=r;
*/
void merge(vector<int>& arr, int left, int mid, int right) {
int n1 = mid - left + 1;
int n2 = right - mid;
vector<int> L(arr.begin() + left, arr.begin() + left + n1); // 或 mid + 1
vector<int> R(arr.begin() + mid + 1, arr.begin() + mid + 1 + n2); // 或 right + 1
int i = 0, j = 0;
int k = left;
while (i < n1 && j < n2) arr[k++] = L[i] < R[j] ? L[i++] : R[j++];
while (i < n1) arr[k++] = L[i++];
while (j < n2) arr[k++] = R[j++];
}
void mergeSort(vector<int>& arr, int left, int right) {
if (left >= right) return;
int mid = left + (right - left)/2;
mergeSort(arr, left, mid);
mergeSort(arr, mid+1, right);
merge(arr, left, mid, right);
}4. 堆排序
堆的数组表示：
对于数组中一个位置为i的节点（下标从0开始），
- 父节点：
(i-1)/2 - 左子节点
2i+1 - 右子节点
2i+2
最后一个非叶子节点的下标是n/2 - 1。n是数组长度。
最大堆：每个父节点大于子节点。
最小堆：每个子节点大于父节点。
构建最大堆，排序
cpp
/**
* @brief 堆化函数
*
* 这是堆排序的核心。它将以 i 为根的子树调整为大顶堆。
* 假设 i 的左右子树已经是大顶堆。
*
* @param arr 待排序的数组
* @param n 数组的大小，也是堆中元素的总数
* @param i 当前需要堆化的子树的根节点索引
*/
void heapify(std::vector<int>& arr, int n, int i) {
int largest = i;
int left = 2 * i + 1;
int right = 2 * i + 2;
if (left < n && arr[left] > arr[largest]) largest = left;
if (right < n && arr[right] > arr[largest]) largest = right;
if (largest != i) {
std::swap(arr[i], arr[largest]);
heapify(arr, n, largest);
}
}
void maxHeap(std::vector<int>& arr) {
int n = arr.size();
for (int i = n / 2 - 1; i >= 0; i--) heapify(arr, n, i);
}
void heapSort(std::vector<int>& arr) {
int n = arr.size();
maxHeap(arr);
for (int i = n - 1; i > 0; i--) {
std::swap(arr[0], arr[i]);
heapify(arr, i, 0);
}
}使用priority_heap容器适配器实现的堆排列
cpp
void heapSortUsingPriorityQueue(std::vector<int>& arr) {
if (arr.empty()) {
return;
}
// 1. 创建一个最大堆（默认行为）
// 将数组中的所有元素放入优先队列
std::priority_queue<int> max_heap;
for (int val : arr) {
max_heap.push(val);
}
// 2. 依次取出最大元素，并存回原数组
// 此时元素是按从大到小的顺序被取出的
int index = 0;
while (!max_heap.empty()) {
arr[index] = max_heap.top(); // 获取最大值
max_heap.pop(); // 从堆中移除
index++;
}
// 3. 因为得到的是降序序列，需要反转数组才能得到升序结果
std::reverse(arr.begin(), arr.end());
}5. 插入排序
c
// 从第二个数开始往前插入数，前面部分是排序好的，假如有n=5个数据，第一次插入a[1]，第4次插入a[4]。
// 所以外循环n-1次，从index=1开始。从j = i - 1依次向左比较，直到比较到最低位或者小于key的数。
// 两个关键点，i是需要插入的索引key=arr[i]，i左边也就是j=i-1是排序好的节点，然后向左比对，当arr[j]<key时，arr[j+1]=key。
void insertSort(vector<int>& arr) {
for (int i = 0; i < arr.size(); ++i){
// i=2插入到前面排序好的数组，跟前面的一一比较
int key = arr[i];
int j = i-1;
while (j >= 0 && arr[j] > key) {
arr[j + 1] = arr[j];
j--;
}
arr[j + 1] = key;
}
}6. 选择排序
cpp
// 选择排序函数（升序）
// 遍历数组，第一遍找出最小的放到第一个位置，第二遍从[1]开始，找出最小的，以此类推
void selectionSort(std::vector<int>& arr) {
int n = arr.size();
for (int i = 0; i < n - 1; ++i) {
int minIndex = i;
for (int j = i + 1; j < n; ++j) {
if (arr[j] < arr[minIndex]) minIndex = j;
}
if (minIndex != i) swap(arr[i], arr[minIndex]);
}
}四、数组
二分查找法
cpp
int searchInsert(vector<int>& nums, int target) {
int left = 0;
int right = nums.size() - 1;
while (left <= right) {
int mid = left + (right - left)/2;
if (nums[mid] == target) return mid;
else if (nums[mid] < target) left = mid + 1;
else right = mid - 1;
}
return left;
}五、字符串
1. 字符串复制
c
void mucpy(char *s1, char *s2) {
while(*s1++ = *s2++);
}2. 字符串翻转
c
//C++
std::reverse(s.begin(), s.end());
void swap(char* str, int start, int end) {
char temp = 0;
while (start <= end) {
temp = str[start];
str[start] = str[end];
str[end] = temp;
end--;
start++;
}
}
void reverseStr(char* str, int n) {
int start = 0;
int end = n - 1;
swap(str, start, end);
}3. 单词翻转
cpp
// 字符串反转
// 1. 使用算法实现 #include <algorithm>
std::string s = "hello";
std::reverse(s.begin(), s.end());
// 2. 手动实现
while (left < right) {
std::swap(s[left++], s[right--]);
}
// 单词反转
std::string reverseWords(std::string s) {
// 1. 分裂单词，存入字符串数组
std::stringstream ss; ss.str(s);
std::vector<std::string> words;
std::string word;
while (ss >> word) {
words.push_back(word);
}
// 2. 反转数组
std::reverse(words.begin(), words.end());
// 2. 合并单词
std::string result;
for (int i = 0; i < words.size(); ++i) {
if (i != 0) result += " ";
result += words[i];
}
return result;
}
c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
// 反转字符串的某一部分 [start, end]
void reverse(char* s, int start, int end) {
while (start < end) {
char temp = s[start];
s[start] = s[end];
s[end] = temp;
start++;
end--;
}
}
// 反转字符串中的单词顺序
void reverseWords(char* s) {
int len = strlen(s);
if (len <= 1) return;
// 1. 反转整个字符串
reverse(s, 0, len - 1);
// 2. 逐个反转每个单词
int wordStart = 0;
for (int i = 0; i <= len; i++) {
if (s[i] == ' ' || s[i] == '\0') {
reverse(s, wordStart, i - 1);
wordStart = i + 1;
}
}
}
int main() {
char str[] = "Hello world";
printf("Original: \"%s\"\n", str);
reverseWords(str);
printf("Reversed: \"%s\"\n", str);
return 0;
}六、图
图的几个概念：
节点（顶点，vertex），边（edge），有向图/无向图（单向边，双向边），带权图（边带有数值（权重），比如两个城市之间的举例，两个任务之间的时间成本）
图在算法中的经典应用：最短路径问题，搜索问题（BFS，DFS）。
想象你在一个迷宫里，要从起点走到终点，迷宫有很多岔路口，每个岔路口又有多个分支。你可以用两种策略来探索迷宫：深度优先搜索（DFS）：一条路走到黑，选一条路一直走下去，直到走不通了，再返回上一个岔路口，换另一条路继续，使用栈或者递归。广度优先搜索（BFS）：层层推进，先走一步看看所有可能，再走第二步......像水波一样一圈一圈扩散，用队列实现，适合找最短路径。
假设一个无向图
0 -- 1 -- 3
| |
2 -- 4用邻接表表示为：
0 -> 1, 2
1 -> 0, 3, 4
2 -> 0, 4
3 -> 1
4 -> 1, 2
cpp
#include <iostream>
#include <vector>
#include <queue>
#include <stack>
using namespace std;
// 图的邻接表表示
vector<vector<int>> graph = {
{1, 2}, // 0
{0, 3, 4}, // 1
{0, 4}, // 2
{1}, // 3
{1, 2} // 4
};
vector<bool> visited(5, false); // 记录节点是否被访问过
// 深度优先搜索（DFS）- 递归实现
void dfs(int node) {
visited[node] = true;
cout << node << " ";
for (int neighbor : graph[node]) {
if (!visited[neighbor]) {
dfs(neighbor);
}
}
}
// 深度优先搜索（DFS）- 非递归（栈）实现
void dfs_stack(int start) {
fill(visited.begin(), visited.end(), false); // 重置访问状态
stack<int> s;
s.push(start);
visited[start] = true;
while (!s.empty()) {
int node = s.top();
s.pop();
cout << node << " ";
for (int neighbor : graph[node]) {
if (!visited[neighbor]) {
visited[neighbor] = true;
s.push(neighbor);
}
}
}
}
// 广度优先搜索（BFS）- 队列实现
void bfs(int start) {
fill(visited.begin(), visited.end(), false); // 重置访问状态
queue<int> q;
q.push(start);
visited[start] = true;
while (!q.empty()) {
int node = q.front();
q.pop();
cout << node << " ";
for (int neighbor : graph[node]) {
if (!visited[neighbor]) {
visited[neighbor] = true;
q.push(neighbor);
}
}
}
}
int main() {
cout << "DFS (递归): ";
dfs(0);
cout << endl;
cout << "DFS (栈): ";
dfs_stack(0);
cout << endl;
cout << "BFS (队列): ";
bfs(0);
cout << endl;
return 0;
}七、嵌入式常考的函数实现
1. memcpy
c
void* my_memcpy(const void* dest, const void* src, int n) {
char* d = (char*)dest;
char* s = (char*)src;
// 判断重叠，s在前从后往前拷贝，s在后从前往后拷贝
if (s < d && s + n < d) {
for (int i = n - 1; i >= 0; ++i) {
d[i] = s[i];
}
} else {
for (int i = 0; i < n; ++i) {
d[i] = s[i];
}
}
return dest;
}2. strcpy
c
char *my_strcpy(char *dest, char *src) {
if (dest == NULL || src == NULL) return NULL;
char *ret = dest;
while ((*dest++ = *src++) != '\0');
return ret;
}3. strncpy
c
#include <stddef.h>
char *my_strncpy(char *dest, char *src, size_t n) {
if (dest == NULL || src == NULL) return NULL;
char *ret = dest;
while (n && (*dest++ = *src++) != '\0') n--;
// n有剩余
if (n != 0) {
while (n--) *dest++ = '\0';
}
return dest;
}4. strlen
c
size_t my_strlen(const char *str) {
if (str == NULL) return 0;
size_t len = 0;
while (*str++ != '\0') len++;
return len;
}5. strcmp
c
int my_strcmp(const char *s1, const char *s2) {
if (s1 == NULL || s2 == NULL) return -1;
while (*s1 && (*s1 == *s2)) {
s1++;
s2++;
}
return *(unsigned char *)s1 - *(unsigned char *)s2;
}