第二次作业

项目	内容
这个作业属于哪个课程	202601 软件工程
这个作业要求在哪里	2026秋软件工程个人作业（第二次）
这个作业的目标	使用 Python 和 AIGC 完成“一箭又一箭”小游戏
学号	102401312
GitHub 仓库	ArrowGame

一、项目展示

开始界面：

游戏过程：

通关界面：

失败界面：

二、项目介绍

1. 游戏规则

游戏中的箭头具有上、下、左、右四种方向。点击箭头后，程序会沿着它指向的方向检查到棋盘边界之间的路径。

如果没有其他箭头阻挡，箭头就会飞出棋盘并被消除；如果存在阻挡，箭头会保留在原位置，通过变色和晃动给出碰撞反馈，同时扣除一次生命。

例如：

→  ·  ·  ↑  ·

最左侧箭头朝右，但右侧还有一个向上的箭头，因此不能消除。阻挡是否成立，与前方箭头自身的方向无关，只与它是否占据路径有关。

另一种情况：

↑  ·  ·  ·  →

最右侧箭头朝右，它与右边界之间没有其他箭头，所以可以直接飞出。

每关有三次失误机会，并设置倒计时。清空全部箭头后通关；生命耗尽，或者倒计时结束时棋盘仍未清空，则挑战失败。

2. 界面设计

开始界面采用浅蓝色背景，搭配箭头纹理和彩色标题。中央的蓝色箭头角色使用透明图片，通过上下浮动、左右摇摆和轻微缩放形成动态效果，下方提供“开始游戏”和“选择关卡”入口。

关卡选择界面分为两个区域：

• 基础关卡：第1至第3关，采用单格箭头。
• 挑战关卡：第4、第5关，采用经过多个坐标点的折线箭头。

游戏界面采用深色背景，使箭头与棋盘形成明显对比。顶部显示当前关卡、得分、剩余箭头、生命和倒计时，底部提供自动求解与提示按钮。右上角的设置菜单支持重新开始和返回主页。

倒计时剩余30秒时变为黄色，剩余10秒时变为红色。通关和失败界面会显示本关得分及结果说明。

3. 主要功能和特色

功能	实现效果
顺序解锁	通关前一关后解锁下一关
提示	高亮一支当前可以安全飞出的箭头
自动求解	逐支消除合法箭头，可手动停止
计分	消除加分，提示和失误扣分
倒计时	限时完成关卡，设置菜单打开时暂停
本地存档	保存最高已解锁关卡
折线动画	箭尾沿原有折线前进，箭头头部向外延伸
exe可执行文件	打包成Windows可直接运行的文件

消除一支箭头加100分，成功使用一次提示扣50分，损失一次生命扣100分，分数最低为0。AI自动消除同样计分。

关卡	类型	规模（行 × 列）	时间限制
第1关	基础关卡	5 × 5	60秒
第2关	基础关卡	5 × 5	90秒
第3关	基础关卡	6 × 6	120秒
第4关	折线挑战	24 × 16个坐标点	300秒
第5关	折线挑战	28 × 18个坐标点	420秒

挑战关卡是基础玩法的扩展。箭头不再只占一个格子，而是由若干水平、垂直线段组成。这让阻挡关系更加复杂，也需要玩家更仔细地观察箭头的头部方向和线条位置。

三、实现思路

1. 箭头与方向的表示

基础关卡采用二维列表表示棋盘，每个元素对应一个单元格。使用 "^"、"v"、"<"、">" 表示上、下、左、右四种箭头，使用 "." 表示空位置。例如：

board = [
    [">", ".", ".", "^", "."],
    [".", ".", ".", ".", ">"],
    [".", "v", ".", "<", "."],
    [".", ".", "^", ".", "."],
    ["<", ".", ".", ".", "v"],
]

通过 board[row][col] 访问指定位置的箭头。箭头消除后，将对应元素改为 "."。

为了统一处理四个方向，程序将方向转换为行、列的变化量：

DIRECTIONS = {
    "^": (-1, 0),   # 上：行号减 1
    "v": (1, 0),    # 下：行号加 1
    "<": (0, -1),   # 左：列号减 1
    ">": (0, 1),    # 右：列号加 1
}

挑战关卡采用折线箭头，每条箭头用一个字典表示，包含路径坐标和颜色：

arrow = {
    "path": [(4, 2), (3, 2), (3, 1), (5, 1)],
    "color": (255, 135, 142),
}

坐标统一采用 (行, 列) 格式，路径按“箭尾到箭头”的顺序保存。相邻坐标之间连接水平或竖直线段，最后一个坐标是箭头尖端，最后一段线的朝向就是箭头的前进方向。上述例子最后一段从 (3, 1) 指向 (5, 1)，因此箭头朝下。

2. 关卡的表示

所有关卡统一放在 LEVELS 列表中，通过关卡索引读取对应数据。

基础关卡直接保存二维棋盘列表；挑战关卡需要额外记录坐标点阵的行数、列数和折线箭头集合：

{
    "type": "polyline",
    "rows": 24,
    "cols": 16,
    "arrows": [
        # 各条折线箭头的数据
    ],
}

开始或重新开始关卡时，对初始关卡数据进行深拷贝，得到本次游戏使用的棋盘。这样，消除箭头只会修改当前棋盘，不会改变原始关卡布局。

3. 基础关卡的路径检测

路径检测的核心是：从箭头前方的第一个单元格开始，沿箭头方向逐格检查，直到遇到其他箭头或到达棋盘外。

具体过程如下：

1. 读取被点击箭头的方向，取得行、列变化量。
2. 从相邻位置开始检查，避免把箭头自身当成障碍。
3. 如果当前位置存在其他箭头，立即判定为被阻挡。
4. 如果当前位置为空，就继续向前检查。
5. 如果一直没有遇到障碍并走出边界，则判定可以飞出。

对应代码如下：

def can_fly_out(board, row, col):
    arrow = board[row][col]

    if arrow == ".":
        return False

    dr, dc = DIRECTIONS[arrow]
    check_row = row + dr
    check_col = col + dc

    while (
        0 <= check_row < len(board)
        and 0 <= check_col < len(board[0])
    ):
        if board[check_row][check_col] != ".":
            return False

        check_row += dr
        check_col += dc

    return True

例如：

→  ·  ·  ↑  ·

点击第一个向右的箭头后，程序依次检查其右侧位置。虽然中间两个位置为空，但后面存在向上的箭头，因此不能飞出。障碍箭头的方向不影响判断，只要占据前进路径上的位置，就构成阻挡。

对于位于边缘且朝向棋盘外的箭头，其前方位置已经超出边界，循环不会执行，函数直接返回 True。由于先判断边界再访问列表，也避免了越界访问。

4. 挑战关卡的路径检测

折线箭头占据多个坐标点，因此不能只检查其他箭头的尖端，还要检查它们的整条线段。

首先，将其他折线箭头的每段路径展开为经过的全部整数坐标点。例如：

线段端点：(2, 1) → (2, 4)

实际占据：(2, 1)、(2, 2)、(2, 3)、(2, 4)

把这些坐标存入集合 occupied，就可以通过：

(row, col) in occupied

判断某个坐标是否被其他箭头占据。构建集合时排除当前被点击的箭头，避免把自身路径当成障碍。

随后，根据当前箭头最后两个路径点确定前进方向，从尖端前方的第一个坐标点开始，沿该方向检查到边界：

def can_polyline_fly_out(level, arrow_index):
    arrow = level["arrows"][arrow_index]
    path = arrow["path"]

    previous = path[-2]
    head = path[-1]

    dr = (head[0] > previous[0]) - (head[0] < previous[0])
    dc = (head[1] > previous[1]) - (head[1] < previous[1])

    occupied = set()

    for index, other in enumerate(level["arrows"]):
        if index != arrow_index:
            occupied.update(expand_polyline_points(other["path"]))

    row = head[0] + dr
    col = head[1] + dc

    while 0 <= row < level["rows"] and 0 <= col < level["cols"]:
        if (row, col) in occupied:
            return False

        row += dr
        col += dc

    return True

其中，expand_polyline_points() 负责展开水平、竖直线段上的全部坐标点。

两种关卡的检测原则相同：沿箭头前进方向检查到边界，途中存在其他箭头占据的位置就不能飞出。区别在于，基础关卡直接读取二维列表，挑战关卡则查询其他折线箭头占据的坐标集合。

四、AIGC 使用过程

子任务	借助何种 AIGC 技术	AI 实现或提供了什么	效果如何	人工修改
折线挑战关卡设计	Codex	用坐标序列表示折线箭头，根据末段确定方向，将其他箭头经过的坐标作为障碍；实现沿路径收缩、向头部方向延伸的飞出动画	支持折线挑战玩法；多轮调整后，第四关形成 24×16 点阵、64 支箭头的布局，自动化求解检查能够清空	提供参考图片，要求使用坐标点与折线箭头，修改飞出方式、扩大点阵并增加箭头
关卡选择与分类	Codex	将关卡选择界面分为基础关卡和挑战关卡，保留通过前一关才能选择下一关的解锁规则	分组更加清晰；首次预览发现挑战标题与卡片阴影距离过近，调整间距后标题完整显示	我指定第 1—3 关为基础关卡、第 4—5 关为挑战关卡，要求未解锁关卡不能直接进入
自动求解与手动停止	Codex	复用路径检测寻找可飞出的箭头，每次消除一支，等待动画完成后继续，并增加停止控制	自动化检查中，五关分别可用 8、17、26、64、87 步清空；停止后不再启动下一支箭头，当前飞行动画继续完成	我要求自动求解逐个执行，而不是立即清空棋盘，要求求解过程中可以手动停止
提示功能与提示按钮	Codex	查找一支可飞出的箭头，通过金色高亮和脉冲圆环提示位置；按参考图绘制灯泡按钮，后续接入提示扣分规则	五关初始状态都能找到合法提示，查找过程不修改棋盘；提示不会直接消除箭头，成功提示后扣 50 分	提出点击按钮提示一条可飞出的箭头，补充灯泡按钮参考图，随后要求使用提示扣分
开始界面的动态箭头角色	Codex	根据参考图生成透明背景的蓝色箭头角色，并加入上下浮动、轻微旋转和缩放动画	早期造型与参考图存在差异，直接使用原图又保留了背景；改用透明 PNG 后，检查确认透明通道有效，不同时刻的动画帧不同	多次提供参考图，并明确提出“只需要箭头，不需要图片的背景，并且箭头要是动态的”

五、测试结果

编号	测试内容	预期结果	实际结果	是否通过
T01	点击前方无阻挡的箭头	箭头飞出棋盘并消失，不扣生命	点击第1关 (3, 2) 的向上箭头后，该位置变为空格，生成飞行动画；时间推进后动画结束，生命保持3，得分增加至100	通过
T02	点击前方有阻挡的箭头	箭头不消失，失误机会减少1，并触发碰撞反馈	点击第1关 (0, 0) 的向右箭头后，棋盘数据保持不变，生命由3降为2；碰撞目标记录为 (0, 0)，未生成飞行动画	通过
T03	点击位于边缘且朝向棋盘外的箭头	箭头正常消失，不发生越界错误	分别测试上边缘 (0, 3)、右边缘 (1, 4)、左边缘 (4, 0)、下边缘 (4, 4)；四个子场景均正常移除箭头并结束动画，生命保持3，未发生异常	通过
T04	消除本关全部箭头	显示通关结果，解锁下一关，并能进入下一关	启动自动求解清空第1关后，程序进入成功结果界面，得分为800；调用解锁保存接口，参数为第2关的内部索引1；点击“下一关”后加载第2关初始棋盘	通过
T05	失误次数耗尽	显示失败结果，并允许重新开始	三次点击受阻箭头后生命降为0；碰撞反馈等待结束后，程序进入失败结果界面；点击重新挑战后，第1关棋盘恢复，生命恢复为3	通过
T06	游戏进行中重新开始	箭头布局和失误机会恢复为初始状态	先消除一支箭头，再碰撞一次，使棋盘改变且生命变为2；打开设置并点击重新开始后，布局与第1关初始数据一致，生命恢复为3，得分归零，倒计时恢复为60秒	通过

六、PSP表格

任务	预估耗时（小时）	实际耗时（小时）	差异（小时）
需求分析与游戏设计	0.5	0.3	-0.2
Python 与图形库学习	1	0.5	-0.5
游戏界面实现	0.3	0.3	0
路径与碰撞逻辑实现	1.0	1.5	+0.5
关卡设计	2.0	3.0	+1.0
AIGC 辅助开发	2.0	3.0	+1.0
测试与修改	3.0	4.5	+1.5
README 与博客撰写	2.0	1.5	-0.5
合计	11.8	14.6	+2.8

七、心得体会

AI 带来的帮助

在本次项目中，AI 帮助我将游戏需求逐步转化为具体实现。从基础箭头的路径检测，到折线关卡、自动求解、提示和计分功能，AI 提供了代码实现与思路说明，降低了从零开始开发的难度。在界面设计方面，我可以通过参考图片和文字描述表达想法，再根据效果逐步调整。AI 还辅助整理了 README、测试记录等文档，让我对完整项目的开发流程有了更清晰的认识。

开发中出现的问题

AI 的首次输出不一定完全符合需求。例如，折线箭头需要沿自身路径飞出，而不是整体平移；开始界面的角色需要去除背景并加入动画。这些细节需要我进一步说明，才能逐步接近期望效果。随着功能增加，还需要考虑提示扣分、倒计时、自动求解与手动操作之间的配合，不能只关注新增功能是否独立可用。
此外，程序通过自动化检查，不代表游戏体验就一定理想。关卡是否有趣、布局是否拥挤、动画速度是否合适，仍需要结合实际运行和人工试玩判断。

自己的收获

通过这次开发，我逐步理解了如何用二维列表表示棋盘、用方向向量统一处理四个方向，以及通过逐格扫描判断箭头能否飞出。对于折线箭头，我也认识到必须检查整条线占据的坐标，而不能只检测箭头尖端。
在与 AI 协作的过程中，我学会了将较大的目标拆分成具体任务，并通过明确的反馈推动修改。我认识到，使用 AI 不只是获取代码，更重要的是理解实现思路、检查结果并判断是否满足需求。AI 可以提高开发效率，但需求选择、结果验证以及对最终作品的责任，仍然需要由自己承担。