一箭又一箭开发

Posted on 2026-09-22 16:47  52hzwhale  阅读(10)  评论(0)    收藏  举报
项目 内容
这个作业属于哪个课程 https://edu.cnblogs.com/campus/fzu/2026-01SoftwareEngineeringandSoftwareEngineeringPractice
这个作业要求在哪里 https://edu.cnblogs.com/campus/fzu/2026-01SoftwareEngineeringandSoftwareEngineeringPractice/homework/16718
这个作业的目标 使用 Python 和 AIGC 完成"一箭又一箭"小游戏
学号 102401133
GitHub 仓库 https://github.com/52HzWhale111/arrow-game
运行游戏：点这里在线玩
一、项目展示

游戏用 Python + Pygame 开发，运行后是一个 480×800 的竖屏窗口，整体视觉参考了原版小游戏的风格：紫罗兰色背景配白色棋盘，深藏青色的圆头粗箭头，箭尾带渐变淡出效果。
1.基础版（第一次提交，3 关）
9月22日
2.进阶版（第二次提交，10 关）
在基础版之上加了选关、星级评价、提示、撤销、存档、音效和粒子特效：
9月22日(1)
二、项目介绍
游戏规则
棋盘上每个格子最多有一个箭头，箭头有上、下、左、右四个方向。点击一个箭头后，程序检查它前进方向上、到棋盘边界之间还有没有别的箭头：

  • 前方没有阻挡 → 箭头飞出去并消失；
  • 前方有阻挡 → 箭头不能消失，会抖动、变红并弹出提示，同时扣掉一次失误机会。
    把本关箭头全部清空就通关；失误次数（爱心）耗尽则本关失败。
    规则本身很简单，但难点在于箭头之间会互相阻挡，必须先想清楚点哪个。比如下面这个局
    → · · ↑ ·
    最左边那个箭头朝右，但它右边还有箭头，所以点它没用、还会白扣一次机会；而最右边那个朝右的箭头前方直达边界，可以放心点掉。
    界面设计
界面 内容
开始界面 游戏标题、星星总进度、开始游戏、选择关卡、音效开关
游戏界面 顶部：关卡名、爱心（剩余失误次数）、计时、剩余箭头数、返回按钮；中间：棋盘；底部：撤销 / 提示 / 重来 三个按钮 + 本关进度条
通关界面 星级评价、用时、新纪录提示、下一关 / 返回选关
失败界面 挑战失败、重新开始 / 返回选关
暂停界面 继续游戏 / 重新开始 / 返回选关
主要功能

基本功能：图形界面、上下左右四种方向的箭头、鼠标点击选择、路径阻挡判断、飞出消除、碰撞反馈、失误次数、3 个以上可通关的关卡、通关 / 失败结算、重新开始。

进阶版额外功能：

  • 10 个关卡 + 选关界面，通关后解锁下一关，未解锁的关卡显示一把锁；
  • 星级评价：按剩余失误次数评 1~3 星，每关记录最好成绩（星级 + 用时），显示在选关界面上；
  • 提示：每关 3 次，用金色光圈高亮一个当前可以消除的箭头；
  • 撤销：可以退回上一步误点的操作；
  • 进度存档：进度写入 save.json，关掉游戏再打开还在；
  • 音效：用代码合成波形，项目里没有任何音频素材文件；
  • 动画与特效：箭头错峰弹出、飞出拖尾、碰撞粒子、屏幕轻微震动、结算卡片滑入、三颗星依次弹出。
    两个版本的区别
    | | version1_basic.py | version2_advanced.py |
    | ---------------------- | ------------------- | ---------------------- |
    | 关卡 | 3 关 | 10 关 |
    | 选关 / 星级 / 计时记录 | — | ✅ |
    | 提示 / 撤销 / 存档 / 音效 / 粒子 | — | ✅ |
    | 代码行数 | 845 行 | 1233 行 |
    三、实现思路

1. 箭头、方向、关卡怎么表示

一个箭头只需要三个信息：横坐标、纵坐标、方向。方向用 U/D/L/R 四个字符表示，坐标用 (列, 行)，正好对应二维数组的下标。方向到坐标增量的映射用一张字典搞定：

DIR_VEC = {"U": (0, -1), "D": (0, 1), "L": (-1, 0), "R": (1, 0)}

关卡直接写成字符串列表，. 表示空格：

{"name": "第 1 关", "grid": [".D...",
                            "R...R",
                            "..U.U",
                            "UR..U"]}

这样做的好处是一眼就能看出棋盘长什么样，设计关卡和调整的时候非常方便，不用去数坐标。

2. 路径检测（核心）

这是整个游戏最核心的一段逻辑。思路很直白：从箭头所在格出发，沿着它的方向一格一格往边界走，路上遇到任何一个"还活着"的箭头就说明被挡住了；一路走出棋盘都没遇到，就说明可以飞出去。

def blocked_by(self, arrow):
    dx, dy = arrow.vec                      # 该箭头的方向增量
    cx, cy = arrow.x + dx, arrow.y + dy     # 从它前面一格开始看
    while 0 <= cx < self.grid_w and 0 <= cy < self.grid_h:
        other = self.arrow_at(cx, cy)
        if other is not None:
            return other                    # 被这个箭头挡住了
        cx += dx
        cy += dy
    return None                             # 一路到边界都没东西 -> 可以飞出去

几个值得说的点：

  • 边界处理：循环条件写成 0 <= cx < self.grid_w and 0 <= cy < self.grid_h，只要走到棋盘外循环就自动结束，所以向上、向左这些"往坐标小的方向走"的情况不会出现负数下标越界。这一点我专门写了测试用例验证（见后面 T03、T08）。
  • 只判断同一行或同一列：因为方向只有四个，沿方向走一格一格前进，天然就只在同一条直线上了，不需要额外的行列比较。
  • 判断的是"还活着的"箭头：arrow_at() 会跳过已经飞出去的箭头。所以一个箭头飞走之后，它后面原本被挡住的那个箭头立刻就能飞了——这也是游戏推进的方式。

3. 点击之后发生了什么

def try_fly(self, arrow):
    blocker = self.blocked_by(arrow)
    if blocker is not None:
        # 被挡住：抖动 + 变红 + 提示文字 + 扣一次失误
    else:
        # 没被挡住：先做逻辑消除（alive = False），再播放飞出的动画

这里有一个我特意处理的地方：先做逻辑消除，再放动画。也就是点中的瞬间箭头就已经从棋盘逻辑上消失了，飞出动画只是"表现层"。这样好处是后面被它挡住的箭头立刻就能点，玩家可以连续快速点击，不用等动画播完。如果反过来（等动画播完再消除），手速快的时候点击会没反应，手感很差。

4. 关卡怎么保证一定能通关

关卡当然可以手写，但随便摆箭头非常容易摆出死局。举个最小的例子，1×2 的棋盘上放两个箭头：

→  ←

左边的朝右，被右边的挡住；右边的朝左，被左边的挡住——谁也走不了，这一关永远通不了关。作业里明确写了"关卡实际上无法通关"要扣分，所以不能靠随机摆。

我的做法是写了个逆推构造法的生成脚本 tools/gen_levels.py：

  1. 从空棋盘开始，每次往一个空格里放一个箭头；
  2. 放的时候要求：它朝着自己方向到边界之间，没有任何已经放好的箭头；
  3. 重复到放满为止。

为什么这样生成的一定有解？设放置顺序是 p1、p2、…、pn。那么 pn 放下去的时候它的射线是干净的，所以在完整棋盘里 pn 一定能先飞走；它飞走之后棋盘回到 {p1…p(n-1)}，正好是 p(n-1) 放下去时的样子，于是 p(n-1) 也一定能飞走……以此类推，按放置顺序的逆序点，一定可以通关。构造的过程本身就证明了关卡有解。

生成之后我还会再用程序验证一遍，并且把所有关卡的参考通关顺序保存到了 tools/solutions.txt，方便自己试玩时对照。后面测试部分的 T07 更是直接让程序把 10 关全部自动通关了一次。

5. 箭头是怎么画出来的

原版游戏里的箭头是"粗圆头的箭杆 + 大三角箭头，箭尾逐渐变淡"，用 Pygame 的 draw.line 画不出渐变。我的做法是：

  1. 先在透明蒙版上画出整支箭头的白色剪影（箭杆用 draw.line 加圆头 draw.circle，箭头用 draw.polygon）；
  2. 生成一张横向的透明度渐变图（箭尾最淡、箭头处最实）；
  3. 用 BLEND_RGBA_MULT 让剪影乘上渐变，得到"半透明的白色箭头"；
  4. 再用同样的方式染上目标颜色。
mask.blit(grad, (0, 0), special_flags=pygame.BLEND_RGBA_MULT)   # 剪影带上渐变透明度
tint.fill(color + (255,))
tint.blit(mask, (0, 0), special_flags=pygame.BLEND_RGBA_MULT)   # 染成目标颜色

整支箭只在第一次用到时算一次，之后按 (格子大小, 方向, 颜色) 缓存复用，四个方向靠旋转 90°/180°/270° 得到，不用重复计算。

6. 音效怎么来的

进阶版的音效全部是用代码合成波形生成的，项目里没有任何 mp3/wav 素材文件：

buf = array("h", bytes(2 * n))          # 16 位 PCM 缓冲区
for i in range(n):                      # 频率从 f0 滑到 f1，再乘上衰减包络
    buf[i] = int(math.sin(phase) * envelope * volume * 32767)
sound = pygame.mixer.Sound(buffer=buf.tobytes())

飞出去是频率下滑的"嗖"，撞到是低频方波"咚"，通关是一小段上行琶音。好处是整个项目拷到哪都能直接跑，不依赖素材路径；如果机器上没有声卡，程序会自动降级成静音，不影响玩。
四、AIGC 使用过程

我用的工具和方式

我用的 AIGC 工具是 Claude Code（Anthropic 的命令行编程 Agent）。
除了写代码，它还帮我做了需求拆解、关卡生成脚本、测试脚本的编写和 bug 排查。

代表性协作记录

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
关卡设计 Claude Code 提出"逆推构造法"生成关卡，并写了生成 + 验证脚本 生成的 13 关全部可通关 我调整了筛选条件（限制"开局就能直接消掉的箭头数量"），太简单的不采纳
路径检测 Claude Code 生成四个方向的检测函数 blocked_by() 四个方向判定都正确 我补了 8 个手工构造的用例（互相阻挡、背对背等）逐条验证
游戏界面绘制 Claude Code 用 BLEND_RGBA_MULT 实现箭尾渐变、渐变填充标题字、立体圆角按钮 视觉上和参考图很接近 修了 3 处渲染 bug（见下面记录 3、5）
测试脚本 Claude Code 写了 tools/test_game.py，模拟鼠标点击驱动游戏跑 T01~T08 8 项测试全部通过 测试抓出一个致命 bug：箭头全都点不动（见记录 4）
音效 Claude Code 用 array 拼 16 位 PCM 采样合成音效，不依赖素材文件 音效正常，无素材依赖 把 mixer 初始化改成先 quit() 再指定单声道格式，否则波形会播错
关卡试玩验证 Claude Code 写了 tools/solutions.py 输出每关参考通关顺序 方便我逐关试玩核对 每一关我都自己实际玩过一遍，确认有合理通关顺序

记录 1：关卡怎么保证一定能通关

我提出的要求：先帮我确认一件事——随机生成的关卡会不会出现"无解"的情况？

AI 的回应：它指出确实会，并给了一个最小反例：1×2 棋盘上放 → ←，两个箭头互相指着对方，谁也走不了，这关就废了。然后它提出了"逆推构造法"：从空棋盘开始逐个放箭头，每次要求"它到自己方向边界之间没有已放好的箭头"，这样按放置的逆序消除必定能通关，并写了 tools/gen_levels.py。

实际效果：生成的关卡确实全部有解，脚本还会把参考解法打印出来。

我做的修改：它第一版生成的关卡里，有些一开局就有五六个箭头能直接消掉，玩起来太简单了。我加了"初始可直接消除的箭头数量上限"这个筛选条件，让它只保留更难一点的布局；另外还排除了"所有箭头挤在一条线上"的难看布局。改完之后每一关我都自己点了一遍确认能通。

记录 2：四个方向的路径检测

我提出的要求：写一个函数，判断某个箭头前方到棋盘边界之间有没有别的箭头，四个方向都要支持。

AI 的实现：用一张 DIR_VEC 字典把方向映射成坐标增量，然后沿方向一格一格走：

while 0 <= cx < self.grid_w and 0 <= cy < self.grid_h:
    if (cx, cy) in occupied:
        return other
    cx += dx; cy += dy

实际效果：四个方向都对。

我做的修改：我没有直接信，而是手工构造了 8 个用例逐个验证，包括"朝上但上方就是边界""两个箭头背对背都朝外""互相指着对方"这些边界情况，全部写进了自动化测试的 T08。另外我一开始担心向上、向左走的时候会出现负数下标，确认了循环条件本身就拦住了，不会有越界。

记录 3：界面绘制——渐变效果踩的坑

我提出的要求：把界面做得和参考图一样——箭头是粗圆头、箭尾渐变淡出；标题是渐变填充的糖果立体字；按钮要有厚度和白边。

AI 的实现：它用了 BLEND_RGBA_MULT：先画白色剪影，再乘一张透明度渐变图，最后染色。标题字则是先合成"描边 + 投影"一层，再用"白字蒙版 × 竖直渐变"合成字身层叠上去。

实际效果：箭头效果很好，和参考图基本一致。

我做的修改：第一版标题字是整个图层一起乘渐变的，结果蓝色的描边和深色投影也被染成了黄色和橙色，看起来脏脏的。我让它改成"描边投影单独一层、字身单独一层，最后叠起来"，才得到干净的效果。另外还有一处：菜单上的半透明面板我写的是 (255, 255, 255, 60)，但主屏幕是没有 alpha 通道的，pygame.draw 会忽略透明度画成纯白，导致面板上的白色图标和白色文字完全看不见；改成不透明的浅紫色就正常了。

记录 4：测试抓出的致命 bug——箭头全都点不动

背景：我让 AI 写一个自动化测试脚本，模拟鼠标点击来跑作业要求的 T01~T06。

出现的问题：测试跑完，T01 通过了，但 T02、T04、T05、T07 全部失败。

排查过程：一开始我以为是测试脚本写错了，因为手动玩的时候明明能点。查下来才发现是游戏本身的 bug：箭头有个入场动画，用 spawn 表示进度（<0 还没出场，0~1 正在放大，1 就位）。但点击判定我写的是：

if a is not None and a.spawn <= 0:      # ← 有问题
    self.try_fly(a)

入场动画播完后 spawn 变成 1.0，1.0 <= 0 不成立，于是所有箭头都点不动了。之所以 T01 能过，是因为它点到的恰好是那个还停在 0.0 的箭头——纯属巧合，反而掩盖了问题。

修复：改成 a.spawn >= 0（小于 0 才表示"还没轮到它出场，不能点"），改完后 8 项测试全部通过。

这件事给我的教训：AI 写的代码"看着完全对、跑起来也能出画面"，但逻辑上可能根本玩不了。必须真的去点、去测。而且这个 bug 如果不是因为写了自动化测试，很可能要等到交作业前才被发现。

记录 5：结算界面按钮跑出卡片外面

出现的问题：截图自查的时候发现，暂停界面有三个按钮，但第三个"返回选关"跑到白色卡片外面去了。

原因：卡片的宽度是固定的，高度我写死成了 300 像素，是按"两个按钮"算的；暂停界面有三个按钮，自然就放不下了。

修复：改成按按钮个数动态算高度：

height = start + (len(buttons) - 1) * 68 + 28 + 26

我的感受：这类"不影响逻辑、只影响观感"的问题，靠跑测试是发现不了的，只能一个界面一个界面截图看。我让 AI 写了个 tools/shot.py，可以把每个界面渲染成 PNG，这样不用一直开着窗口手动点，改完一键重新出图对比。

我用 AI 的一点体会

用下来感觉 AI 最擅长的是快速给出一个能跑的骨架和补全那些"知道怎么写但懒得写"的部分（比如心形参数方程、各种绘图辅助函数），但在两件事上一定要自己盯着：

  1. 规则性的东西——比如"关卡必须能通关"，AI 不会主动帮你保证，得自己想清楚用什么方法去保证；
  2. 跑起来才知道的问题——它自己写完不会去验证，必须我来跑、来点、来截图。

所以我的做法是：让 AI 写，但坚持自己运行、自己测试、自己玩。这一轮下来，测试脚本抓出的那个"箭头点不动"的 bug 是最典型的例子——它是这次作业里最有价值的一次修改。
用下来感觉 AI 最擅长的是快速给出一个能跑的骨架和补全那些"知道怎么写但懒得写"的部分（比如心形参数方程、各种绘图辅助函数），但在两件事上一定要自己盯着：

  1. 规则性的东西——比如"关卡必须能通关"，AI 不会主动帮你保证，得自己想清楚用什么方法去保证；
  2. 跑起来才知道的问题——它自己写完不会去验证，必须我来跑、来点、来截图。

所以我的做法是：让 AI 写，但坚持自己运行、自己测试、自己玩。这一轮下来，测试脚本抓出的那个"箭头点不动"的 bug 是最典型的例子——它是这次作业里最有价值的一次修改。
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 1.0 1.0 0
Python 与图形库学习 1.5 1.0 -0.5
游戏界面实现 3.0 4.0 +1.0
路径与碰撞逻辑实现 1.5 1.0 -0.5
关卡设计（含生成与验证脚本） 1.0 2.0 +1.0
AIGC 辅助开发 2.0 2.5 +0.5
测试与修改 1.0 2.0 +1.0
README 与博客撰写 1.0 1.0 0
合计 12.0 14.5 +2.5

差异最大的两项：一是"游戏界面实现"，比预期多花了一小时——主要是渐变箭头和立体按钮这些视觉效果反复调了好几轮才满意；二是"测试与修改"，也多花了一小时，因为测试抓出的那个"箭头点不动"的 bug 花了不少时间才定位到是入场动画的状态判断写错了。
七、心得体会

AI 帮了我什么

最大的帮助是降低了"从零开始"的门槛。我对 Pygame 其实不熟，如果自己去翻文档查"怎么画渐变""怎么画圆角矩形""怎么让文字有描边"，可能要花掉一整个晚上。这次我把参考截图给 AI，它很快就给出了可运行的骨架，我可以把精力放在游戏规则和玩法逻辑上，而不是纠结绘图 API 怎么调。

另外它还很擅长补全那些"知道该有、但自己写很啰嗦"的部分，比如心形的参数方程、星星的多边形顶点计算、音效的波形合成。

出现的问题

但 AI 给的代码不能直接信。这次踩的坑很典型：

  • 它写的点击判定 a.spawn <= 0 逻辑上是错的，导致入场动画放完之后所有箭头都点不动，游戏根本没法玩，而画面上完全看不出来；
  • 渐变标题字它第一版把描边和投影也一起染色了，出来的字脏兮兮的；
  • 半透明面板在无 alpha 的屏幕上变成实心白，导致白色文字直接看不见；
  • 结算卡片高度写死，按钮多了就跑到卡片外面。

这些问题里，只有第一个是"功能性 bug"，另外三个都是"看着不对" 的问题——一个是靠自动化测试发现的，另外三个是靠一张一张截图看出来的。给我的教训是：AI 写完必须自己跑起来看、自己点着玩，光看代码是看不出问题的。

我的收获

  1. 一开始我说"帮我做个游戏"，它给的东西就很泛；后来我改成"帮我写一个函数，输入箭头坐标和方向，返回它前方有没有被挡住"，它就写得又准又干净。要求越具体、边界越清楚，AI 的输出质量越高。

  2. 那个"箭头点不动"的 bug 就是自动化测试抓出来的——如果只是手动打开游戏随便点两下，很可能因为点到的正好是那个能点的箭头而蒙混过关，等交作业前才发现就来不及了。我现在觉得写完功能就顺手写个测试，比事后 debug 划算得多。

  3. AI 会写代码，但不会主动帮你保证游戏设计上的正确性。用"逆推构造法"保证关卡有解，是我这次最有成就感的一个设计——而且它的正确性是可以证明的，不是靠碰运气试出来的。

附：如何运行

# 1. 安装依赖（只需要 pygame 一个第三方库）
pip install pygame

# 2. 运行基础版（第一次提交）
python version1_basic.py

# 3. 运行进阶版（第二次提交）
python version2_advanced.py

操作：鼠标左键点击箭头；Esc 暂停/返回；R 重开本关；U 撤销；H 提示；M 开关音效。

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