TikTok面试之Key-Value Store挑战 – VO assist – 面试辅助 – 面试代面 – 代面试 – 一亩三分地 - csOAhelp|代码代写|面试OA助攻|面试代面|作业实验代写|考试高分代考

Introduction

在TikTok的系统设计面试中，候选人被要求设计一个高效的Key-Value Store系统，挑战核心在于高效的操作设计和时间复杂度优化。我们的团队csoahelp全程提供实时指导，确保候选人能够清晰准确地完成任务。

Problem Description（题目原文）

Task: Design an in-memory key-value store to handle integers (keys as strings, values as integers) and a global version number. No persistent storage is required.

Requirements:

PUT <key> <value>
- Sets a key with a value.
- Increments a global version and assigns it to the write operation.
- Output format: PUT(#<version_number>) <key> = <value>.
GET <key>
- Retrieves the most recent value assigned to a key.
- Output format: GET <key> = <value> or GET <key> = <NULL> if not set.
GET <key> <version_number>
- Retrieves the value assigned to a key at a specific version.
- Output format: GET <key>(#<version_number>) = <value> or <NULL> if the version is invalid.

Input Example:

PUT key1 5
PUT key2 6
GET key1
GET key1 1
GET key2 2
PUT key1 7
GET key1 3
GET key4
GET key1 4

Output Example:

PUT(#1) key1 = 5
PUT(#2) key2 = 6
GET key1 = 5
GET key1(#1) = 5
GET key2(#2) = 6
PUT(#3) key1 = 7
GET key1(#3) = 7
GET key4 = <NULL>
GET key1(#4) = 7

面试过程还原

澄清问题

候选人在面试开始时，与面试官进行了以下问题澄清：

Key是否永远是字符串？Value是否永远是整数？
- 面试官确认key是字符串，value是整数。
Global Version是否会过期？
- 面试官明确表示不会过期，版本号是全局递增的，每次写入会加1。
Version是针对每个Key独立的，还是全局共享？
- 面试官指出，所有Key共享一个全局Version。

在这些问题明确后，候选人快速确认了解题方向，并在我们的辅助下设计了算法。

解题思路

数据结构设计 候选人在我们的引导下，选择使用HashMap作为存储主结构。每个key对应一个数组，数组中的每个元素是一个(version, value)的元组。
- HashMap<String, List<Tuple>>：
  - 键是key。
  - 值是包含所有版本和对应值的数组。
算法设计
- PUT <key> <value>
  - 如果key尚未存在于HashMap中，则初始化一个空数组。
  - 将(global_version, value)元组加入数组。
  - 返回当前的global_version并将其递增。
  - 时间复杂度：O(1)。
- GET <key>
  - 如果key存在于HashMap中，取出其数组最后一个元组的value。
  - 如果不存在，则返回<NULL>。
  - 时间复杂度：O(1)。
- GET <key> <version_number>
  - 使用二分查找从数组中找到最接近但小于等于version_number的值。
  - 时间复杂度：O(log(n))，其中n是对应key的历史版本数。

实际解决步骤

Step 1: PUT操作

候选人通过与我们讨论，设计了以下PUT操作逻辑：
1. 首先检查key是否存在，如果不存在则创建一个空数组。
2. 将当前global_version与value组成的元组加入数组。
3. 打印PUT操作的结果，并递增global_version。

Step 2: GET操作

针对普通GET，直接返回数组中的最新值，若key不存在则返回<NULL>。
针对版本GET，候选人在我们的指导下使用二分查找快速定位到目标版本，提升了效率。

Step 3: 优化与测试

在完成初版实现后，我们帮助候选人进行了多个测试用例的验证，包括：
- 正常用例：GET key1(#1)。
- 边界用例：请求不存在的key或版本。
- 性能测试：针对大量历史版本进行检索。

测试示例

在测试中，我们验证了如下用例：

输入PUT key1 5 PUT key2 6 GET key1 GET key1 1 PUT key1 7 GET key1 3 GET key1 2 GET key4 GET key1 4
输出PUT(#1) key1 = 5 PUT(#2) key2 = 6 GET key1 = 5 GET key1(#1) = 5 PUT(#3) key1 = 7 GET key1(#3) = 7 GET key1(#2) = 5 GET key4 = <NULL> GET key1(#4) = 7

总结

TikTok的这一面试题突出了在系统设计中，如何在满足功能需求的同时，优化数据结构和算法性能。通过我们的实时辅导，候选人不仅快速完成了题目，还对复杂用例进行了深入思考。

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