软件工程第二次作业：一箭又一箭

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	第二次个人作业要求
这个作业的目标	使用 Python 和 AIGC 完成「一箭又一箭」小游戏
学号	102401521
GitHub 仓库	https://github.com/10thcn/arrow-game

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一、项目展示

开始界面：

游戏界面：

通关界面：

失败界面：

二、项目介绍

「一箭又一箭」是一款点击式箭头解谜小游戏。棋盘由网格组成，每个格子里可能有一个箭头，方向为上、下、左、右之一。玩家用鼠标点击箭头：

• 若该箭头前进方向（同一行或同一列）到棋盘边界之间没有其他箭头阻挡，箭头飞出棋盘并被消除；
• 若前进方向上存在其他箭头，则箭头不能消除，发生碰撞（晃动并变红提示），同时消耗一次失误机会。

消除本关全部箭头即可进入下一关；失误次数耗尽则本关失败，可重新开始。

游戏包含开始界面、游戏界面、通关/失败界面三个界面。游戏界面顶部实时显示当前关卡、剩余箭头数量和剩余失误次数，底部提供「重新开始」和「提示」两个按钮。箭头按方向用颜色区分（上绿、右橙、下蓝、左粉），飞出和碰撞时都有动画反馈。共设计 4 个关卡，箭头方向交错、难度递进。

三、实现思路

1. 箭头、方向与关卡的表示

方向用字符 U / R / D / L 表示上 / 右 / 下 / 左，映射到坐标增量字典：

DIR_VEC = {
    'U': (0, -1),   # 上（屏幕坐标 y 向下）
    'R': (1, 0),    # 右
    'D': (0, 1),    # 下
    'L': (-1, 0),   # 左
}

每一关用字符串列表表示，每个字符对应一个格子，. 表示空格：

[
    ".RU.R",   # 第 1 关（5×5，四个方向交错分布）
    "DU...",
    "..L..",
    ".L.UR",
    ".LD.D",
]

这种表示直观、易读、易改，也方便直接做单元测试。

2. 路径检测（核心）

判断 (r, c) 处的箭头能否飞出：沿其方向逐格前进，越过棋盘边界即成功；途中遇到任何非空格即被阻挡。

def can_fly(board, r, c):
    ch = board[r][c]
    if ch not in DIR_VEC:
        return False
    dc, dr = DIR_VEC[ch]
    rows, cols = len(board), len(board[0])
    rr, cc = r + dr, c + dc
    while 0 <= rr < rows and 0 <= cc < cols:
        if board[rr][cc] != '.':   # 路径上有其他箭头
            return False
        rr += dr
        cc += dc
    return True                     # 顺利到达边界

只检查同一行 / 同一列（由方向向量决定），循环的边界判断 0 <= rr < rows 保证了边缘箭头朝向棋盘外时不会越界。

3. 关卡设计：逆向构造与可解性验证

为了让箭头方向交错、位置错落的同时一定存在通关顺序，关卡采用逆向构造法生成：从空棋盘开始逐个放入箭头，每次放入时要求该箭头的方向路径上没有已放入的箭头。这样构造出的棋盘沿放入的逆序消除就必然能通关；又因为「消除任意箭头只会减少障碍、不会破坏可解性」，玩家只要点击当前能飞出的箭头就一定过关（随机贪心模拟通关率 100%）。

最后再用 DFS 求解器 find_solution 对每个关卡逐一验证，这个求解器同时复用于「提示」功能。

四、AIGC 使用过程

本次开发全程使用 Claude Code（Anthropic 的 AI 编程助手）。以下是三次有代表性的协作过程：

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
需求分析与代码结构设计	Claude Code	解析作业要求，设计棋盘表示、方向向量表、关卡数据结构，拆分「纯逻辑 / 渲染 / 状态机」三部分	结构清晰，逻辑与界面解耦，便于写单元测试	审查后采纳，补充求解器用于验证关卡
路径检测与关卡设计	Claude Code	生成四方向 can_fly 路径检测代码，并用逆向构造法生成 4 个箭头交错、方向均衡的关卡	初版关卡过于整齐且存在「R..L 相对箭头互相卡死」的死锁，被求解器定位；改用逆向构造后 4 关均验证有解	结合求解器与随机通关模拟，反复调整关卡
界面渲染与字体修复	Claude Code	用 pygame 实现箭头多边形绘制、四个界面状态机、飞出/碰撞动画	集成时 pygame.font.match_font 在 Windows 上抛 TypeError（字体注册表枚举 bug）	改用「字体文件路径直接加载」绕过该 bug

本次使用AIGC技术打的过程，我感受到AI的强大，使用AIGC技术大大缩短了我所需要的工作时间。

五、测试结果

采用自动化测试 + 手工试玩结合。自动化测试见 test_game.py（python test_game.py 运行，7 项全部通过）。

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	箭头飞出并消除，剩余数量减 1	通过
T02	点击前方有阻挡的箭头	箭头不消失，失误次数减 1	箭头晃动变红、不消失，失误减 1	通过
T03	点击位于边缘且朝向棋盘外的箭头	正常消失，不发生越界错误	正常消除，无越界	通过
T04	消除本关全部箭头	显示通关并进入下一关	4 个关卡均能通关并切换到下一关	通过
T05	失误次数耗尽	显示失败并允许重新开始	失误耗尽后显示失败，可重新开始	通过
T06	游戏进行中重新开始	箭头布局和失误次数恢复	布局恢复初始，失误恢复为 3	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	1	1.1	0.1
Python 与图形库学习	2	3	1
游戏界面实现	3	2.5	-0.5
路径与碰撞逻辑实现	3	3.2	0.2
关卡设计	2	2.5	0.5
AIGC 辅助开发	4	3	-1
测试与修改	2	1.5	-0.5
README 与博客撰写	2	2	0
合计	19	18.8	-0.2

七、心得体会

这次作业让我第一次完整地体验了「借助 AIGC 完成一个小型软件开发」的流程，感触最深的有三点：

第一，AIGC 确实大幅加快了从想法到可运行程序的进程。借助 Claude Code，从需求分析、代码骨架到可运行版本，只用了几轮对话就完成了。以往需要自己翻文档、反复试错的界面绘制和动画实现，这次大多由 AI 直接给出，我得以把精力更多地放在理解逻辑和验证正确性上。

第二，AI 生成的代码不能照单全收，运行、测试、判断、修改仍然不可省略。开发中至少踩了两个坑：一是初版关卡存在「同一行 R..L 相对箭头互相卡死」的死锁，如果不是用求解器验证和核对，几乎不会发现；二是 pygame 在 Windows 上枚举字体注册表会抛 TypeError，导致程序一启动就崩溃。这些都说明，AI 更像是高产的「结对伙伴」，最终的正确性还是需要自己负责。

第三，把核心逻辑写成可测试的纯函数非常有价值。路径检测和关卡可解性都被自动化测试覆盖后，我修改关卡、调整代码时更有底气，也切身体会到「测试先行」对维护性的帮助。通过这次作业，我对路径检测这类二维网格问题的边界处理、以及「如何保证随机生成的关卡一定有解」都有了更具体的理解。

总结：本次使用AIGC制作一个小游戏的作业我受益匪浅，但是AI并不能主导一切，主要的框架，测试，运行还是需要本人亲力亲为。AI是一个辅助我们学习的工具，不能完全依赖AI。