一箭又一箭：软件工程第二次作业

这个作业属于哪个课程	H202601软件工程与软件工程实践
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	利用 AIGC 和 Python 完成「一箭又一箭」风格的小游戏
学号	102401426
GitHub 仓库	SE_Homework2 · Apo975

一箭又一箭：软件工程第二次作业

1.项目展示

演示视频

https://pan.baidu.com/s/1LvNzjVENHIIcmWCUvn_I5A?pwd=mxzv

开始界面

游戏过程

通关界面

失败界面

2.项目介绍

游戏规则

• 棋盘中包含朝上、下、左、右四个方向的箭头；
• 玩家可以通过鼠标点击棋盘中的箭头进行操作；
• 点击箭头后，程序会检查该箭头前进方向到棋盘边界之间是否存在其他箭头；
• 如果前方没有其他箭头阻挡，箭头会沿自身方向飞出棋盘并被消除；
• 如果前方存在其他箭头，当前箭头不能被消除；
• 被阻挡的箭头会出现前移回弹、晃动和变色反馈；
• 点击被阻挡的箭头会消耗一次失误机会；
• 游戏界面会显示当前关卡、剩余箭头数量、剩余失误次数和关卡计时；
• 清除当前关卡中的全部箭头后，即可通关并进入下一关；
• 当前关卡的失误次数耗尽后，挑战失败；
• 游戏失败后可以重新开始当前关卡；
• 游戏进行中可以使用重开按钮恢复当前关卡初始状态；
• 游戏支持暂停、继续和暂停后返回开始菜单；
• 完成第三关后，玩家可以返回开始界面重新开始游戏。

界面设计

• 游戏采用深紫渐变背景与浅色卡片搭配，整体风格偏向休闲益智游戏。
• 开始界面包含独立标题卡片、规则摘要、“开始游戏”和“退出游戏”按钮；
• 游戏界面包含顶部状态栏、棋盘、反馈提示框、重开与暂停按钮；
• 通关和失败时会显示独立结果面板。
• 棋盘使用圆角网格设计，箭头以带阴影和高光的圆形徽章形式呈现。
• 不同方向的箭头使用不同颜色，以增强辨识度。
• 暂停和最终通关状态均加入暗色遮罩，使用户注意力集中到当前操作面板。

主要功能

• 开始、游戏、通关、失败四种界面状态；
• 6 × 6 网格棋盘与上、下、左、右四方向箭头；
• 鼠标点击箭头与空白格反馈；
• 同行或同列的箭头路径阻挡检测；
• 无阻挡箭头飞出并消失；
• 被阻挡箭头前移回弹、晃动、变色，并扣除失误次数；
• 3 个固定且可正常通关的关卡；
• 关卡切换、游戏内重开、最终返回开始菜单；
• 关卡自动计时、暂停、继续和暂停后返回菜单；
• 开始界面退出游戏功能。

项目特色

1. 明确的动画反馈：箭头成功消除时沿自身方向飞出；被阻挡时会前移后回弹，并配合晃动与红色提示，帮助玩家理解判定结果。

2. 完整的游戏流程：从开始菜单、关卡挑战、通关切换到失败重开均具备完整状态管理，第三关通关后可返回开始菜单。

3. 较完整的交互体验：游戏中支持重开、暂停、继续、退出至菜单和退出游戏，计时功能也能在暂停与重开时正确处理。

4. 统一的视觉风格：使用深紫渐变背景、圆角面板、状态卡片和徽章式箭头，使开始界面、游戏界面和结果界面保持统一的视觉语言。

3.实现思路

箭头表示

程序使用字典表示每个箭头，记录其行、列和方向：

{
    "row": 2,
    "col": 0,
    "direction": "right"
}

• row：箭头所在行；
• col：箭头所在列；
• direction：箭头方向，可取 up、down、left、right。

当前关卡中未消除的箭头保存在列表中。玩家成功点击无阻挡箭头后，程序将该箭头从列表中移除，因此重新绘制棋盘时该箭头不再显示。

方向表示

程序用英文字符串表示四种方向：

"up"      # 上
"down"    # 下
"left"    # 左
"right"   # 右

方向决定箭头图标的绘制方式、路径检测范围以及飞出动画的移动方向。例如，向上的箭头检测同列上方是否有其他箭头；向右的箭头检测同行右侧是否有其他箭头。

关卡表示

每个关卡使用一个箭头列表表示，多个关卡组成 LEVELS 列表：

LEVELS = [
    [
        {"row": 2, "col": 0, "direction": "right"},
        {"row": 2, "col": 3, "direction": "up"},
    ],
    [
        # 第二关箭头数据
    ],
    [
        # 第三关箭头数据
    ],
]

开始新关卡或点击重开按钮时，程序会复制对应关卡的初始数据，恢复箭头布局、失误次数和计时。

路径检测方法

路径检测是游戏的核心逻辑。点击某个箭头后，程序遍历当前棋盘中仍存在的其他箭头，根据被点击箭头的方向判断是否存在阻挡。

核心逻辑如下：

if direction == "up" and other_col == col and other_row < row:
    return True
if direction == "down" and other_col == col and other_row > row:
    return True
if direction == "left" and other_row == row and other_col < col:
    return True
if direction == "right" and other_row == row and other_col > col:
    return True

判断规则：

• 向上：检查同一列中是否存在行号更小的箭头；
• 向下：检查同一列中是否存在行号更大的箭头；
• 向左：检查同一行中是否存在列号更小的箭头；
• 向右：检查同一行中是否存在列号更大的箭头。

只要找到一个满足条件的箭头，就说明当前箭头前方存在阻挡，不能被消除；如果遍历结束都没有找到阻挡箭头，则该箭头可以飞出棋盘。

游戏状态管理

程序使用不同状态管理游戏流程：

"start"     # 开始界面
"playing"   # 游戏进行中
"success"   # 当前关卡通关
"failed"    # 当前关卡失败

根据不同状态，程序绘制对应界面并限制可执行操作。例如，暂停时不能点击棋盘箭头；通关或失败后只能点击结果面板中的按钮。

4.AIGC 使用过程

按照要求记录至少 3 次具有代表性的 AI 协作过程；

第一次

分析作业要求

项目	内容
向 AI 提出的需求	要求 AI 阅读并理解作业说明，整理项目需要实现的功能、GitHub 提交要求、自动化测试要求和博客撰写结构。
AI 完成的工作	AI 将作业要求划分为游戏开发、版本管理、自动化测试和博客撰写四个部分，并生成了作业要求理解文档。
实际效果	帮助我在开发前明确了任务范围，并确定先完成最小可行版本，再逐步增加关卡、动画、暂停和界面美化等功能。
人工检查与修改	我重新对照原始作业要求进行检查，确认作业原文不需要上传，并决定 GitHub 仓库只保存项目成果、测试代码、依赖文件和说明文档。

第二次

修复第二关无法完成的问题

项目	内容
向 AI 提出的需求	在试玩过程中发现第二关存在箭头互相阻挡、无法全部消除的问题，要求 AI 检查关卡数据和箭头移动方向。
AI 完成的工作	AI 分析了第二关各箭头的位置和方向，找出了形成相互阻挡关系的箭头，并修改了部分箭头的位置或方向。
实际效果	修改后的第二关不再出现无法解除的循环阻挡，所有箭头都能按照合理顺序被消除。
人工检查与修改	重新运行游戏并多次试玩第二关，按照不同顺序点击箭头，确认关卡可以正常完成后保留了修改结果。

第三次

编写和修正自动化测试

项目	内容
向 AI 提出的需求	要求 AI 根据题目规定的 T01～T06 测试项，并结合项目新增功能补充 T07～T16，使用自动化测试验证游戏逻辑。
AI 完成的工作	AI 使用 unittest 编写了16项测试，覆盖箭头路径检测、成功消除、阻挡反馈、失误次数、关卡切换、重新开始、暂停和计时等功能。
实际效果	自动化测试能够快速检查核心游戏逻辑，减少了每次修改代码后完全依靠人工试玩的工作量。
人工检查与修改	初次运行时 T14 测试失败。检查后发现测试所选位置实际存在箭头，而不是空白格。我调整了测试数据的选取方式并重新运行，最终16项测试全部通过。

5.测试结果

测试环境：

• Python 3.12.14
• Pygame 2.6.1
• 测试框架：Python unittest
• 测试结果：16 项全部通过

编号	测试内容	测试操作	预期结果	实际结果	是否通过
T01	点击无阻挡箭头	选择当前关卡中前方没有其他箭头的箭头并点击	箭头进入飞出状态，从棋盘数据中移除，剩余箭头数减 1	箭头成功进入飞出状态，箭头数量减少 1，反馈为“箭头飞出棋盘”	通过
T02	点击有阻挡箭头	选择当前关卡中前方存在其他箭头的箭头并点击	箭头不消失，失误次数减 1，并触发碰撞动画	箭头数量不变，失误次数由 3 减为 2，碰撞动画状态成功启动	通过
T03	点击边缘朝外箭头	创建位于棋盘边缘且朝向棋盘外的箭头并点击	箭头正常飞出，不发生数组越界或程序异常	箭头正常移除，反馈为“箭头飞出棋盘”，未发生越界错误	通过
T04	清除当前关卡全部箭头	自动寻找并依次点击所有当前可飞出的箭头	全部箭头清除后，游戏状态变为通关	箭头全部清除，飞出动画结束后游戏状态变为 success	通过
T05	失误次数耗尽	连续 3 次点击被阻挡的箭头	失误次数变为 0，游戏状态变为失败	失误次数变为 0，游戏状态变为 failed	通过
T06	游戏中重新开始	消除一个箭头并改变计时后，点击游戏内“重开”按钮	当前关卡布局、失误次数和计时恢复初始状态	箭头布局恢复，失误次数恢复为 3，计时恢复为 0	通过
T07	开始游戏	在开始状态下点击“开始游戏”按钮	进入第一关并正确初始化游戏数据	游戏状态变为 playing，加载第一关，箭头布局正确	通过
T08	进入下一关	自动完成第一关后点击“下一关”按钮	进入第二关并加载第二关初始布局	当前关卡变为第二关，游戏状态和箭头布局初始化正常	通过
T09	暂停游戏	点击“暂停”按钮后推进计时并点击棋盘箭头	计时停止，棋盘操作无效	暂停状态保持，计时未增加，箭头数量未改变	通过
T10	继续游戏	暂停后再次点击“继续”，随后推进计时	取消暂停，计时恢复增长	暂停状态解除，计时正常增加	通过
T11	暂停后退出至菜单	暂停游戏后点击“退出至菜单”	返回开始界面，不关闭程序	游戏状态变为 start，暂停解除，程序未退出	通过
T12	退出游戏	在开始界面点击“退出游戏”按钮	设置退出状态并正常结束程序主循环	退出标志成功变为 True	通过
T13	最终关卡返回菜单	加载并完成第三关，然后点击“返回开始”	返回开始界面，当前关卡重置为第一关	游戏状态变为 start，当前关卡索引恢复为 0	通过
T14	点击空白格	自动寻找当前关卡中的空白棋盘格并点击	箭头和失误次数不变，显示空白格提示	箭头布局和失误次数均未改变，反馈为“这里没有箭头”	通过
T15	动画状态	触发箭头飞出动画和阻挡回弹动画，并持续更新动画帧	两种动画都能正常结束，不残留错误状态	飞出动画对象最终清空，碰撞动画帧最终归零	通过
T16	计时重置	修改当前计时后点击重开；完成关卡后进入下一关	重开和进入下一关时计时均恢复为 0	两种情况下计时都成功恢复为 0	通过

6.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	0.5	-0.5
Python 与图形库学习	2	3	1
游戏界面实现	2	1	-1
路径与碰撞逻辑实现	2	0.5	-1.5
关卡设计	1	0.5	-0.5
AIGC 辅助开发	3	2	-1
测试与修改	2	1	-1
README 与博客撰写	2	2	0
合计	15	10.5	-4.5

7.心得体会

本次作业中，我使用 Codex 辅助完成了“一箭又一箭”小游戏的需求分析、代码编写、界面优化、问题排查、自动化测试和文档整理。相比完全独立开发，AI 能够快速提供实现思路和代码框架，降低了学习 Pygame 和处理游戏逻辑的难度。

通过本次作业，我掌握了 Pygame 的窗口创建、图形绘制、鼠标事件处理和游戏循环等基本用法，也进一步理解了二维坐标、路径检测、状态管理、动画反馈和关卡数据设计。同时，我学习了使用 Git 和 GitHub 分阶段提交代码，并通过 unittest 编写自动化测试。

AI 在路径检测、游戏状态管理和动画实现方面提供了较大帮助。例如，程序需要根据箭头方向检查同一行或同一列中的其他箭头，AI 帮助我将四个方向的判断条件整理成清晰的代码。开发过程中，我还借助 AI 逐步实现了箭头飞出、碰撞前移回弹、晃动变色、关卡计时、暂停和重新开始等功能。

但 AI 给出的结果不总是正确的。早期设计的第二关出现了箭头互相阻挡的问题，导致关卡无法通关；界面优化过程中也出现过文字超出边框、提示内容与棋盘重叠、窗口高度过大等情况。添加自动化测试时，T14 最初选择的“空白格”实际上存在箭头，使测试错误地扣除了失误次数。遇到这些问题后，我通过实际运行、观察现象和分析数据，对关卡布局、界面坐标和测试代码进行了修改。

这次实践让我认识到，AI 更适合作为开发过程中的辅助工具，而不是完全代替开发者。AI 可以快速生成方案，但开发者仍需要理解代码、验证功能，并对不合理的结果进行调整。如果不了解程序的核心逻辑，就很难判断 AI 生成的代码是否正确，也难以发现隐藏的问题。本次作业不仅完成了一个简单的小游戏，也让我体会到了与 AI 协作开发时，需求表达、结果验证和人工判断的重要性。