經典系統設計題目

入門題目

1. URL Shortener（短網址服務）

需求： - 給定長 URL，產生短網址 - 短網址能導向原始 URL - 統計點擊次數

設計重點： - 哈希/編碼演算法選擇 - 唯一 ID 生成策略 - 快取热门 URL - 資料庫分片

Client → Load Balancer → App Server → Cache (Redis)
                                      ↓
                                   Database

2. Rate Limiter（限流器）

需求： - 限制 API 呼叫頻率 - 分散式環境下正常運作

設計重點： - 演算法選擇：Token Bucket vs Sliding Window - 分散式計數（Redis） - 限流規則配置

3. Key-Value Store

需求： - put(key, value) / get(key) - 高可用、高擴展

設計重點： - 一致性 Hashing（Partitioning） - Replication（複製） - Consistency（一致性）

中級題目

4. News Feed（動態消息）

需求： - 用戶能看到關注者的動態 - 支援即時更新

設計重點： - Push model vs Pull model - Fan-out on write vs Fan-out on read - 快取策略

Push (寫時擴散)：
  User post → Fan-out 到所有 follower 的 feed
  優點：讀取快
  缺點：名人問題（大 V 有百萬 follower）

Pull (讀時擴散)：
  User 讀取 → 合併所有 following 的最新 posts
  優點：寫入快
  缺點：讀取慢

5. Chat System（即時通訊）

需求： - 一對一、群組聊天 - 即時推播 - 訊息持久化

設計重點： - WebSocket vs Long Polling - 訊息排序（Message ID） - 離線訊息 - 已讀狀態

6. Search Autocomplete（搜尋自動完成）

需求： - 輸入時即時建議 - 支援熱門搜尋

設計重點： - Trie 資料結構 - 快取热门搜尋 - 頻率統計

進階題目

7. Web Crawler（網頁爬蟲）

需求： - 爬取網頁內容 - 避免重複爬取

設計重點： - BFS vs DFS - URL 去重（Bloom Filter） - Politeness（遵守 robots.txt） - 分散式架構

8. Notification System（通知系統）

需求： - 多渠道推播（Email, SMS, Push） - 即時性

設計重點： - 佇列解耦 - 優先級 - 重試機制 - 限流

9. Order System（訂單系統）

需求： - 下單、付款、出貨 - 庫存管理

設計重點： - 交易一致性 - 庫存扣減（樂觀鎖 vs 悲觀鎖） - 狀態機 - 事件驅動

練習建議

每週 1-2 題
限時 45 分鐘
畫圖 + 說明
寫下權衡取捨