软件工程第二次作业：利用AIGC进行游戏开发

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	使用 Python 和 AIGC 完成“一箭又一箭”小游戏
学号	102401607
GitHub仓库	“一箭又一箭小游戏”

一、项目展示

演示视频
提取码: xedu

二、项目介绍

1.游戏规则

• 棋盘是若干行 × 若干列的网格，部分格子中有一个单格箭头，方向为上 / 下 / 左 / 右。
• 点击某个箭头后，程序沿其箭头方向检查到棋盘边界的路径（只判断同一行或同一列）：
  • 路径上没有其他箭头：该箭头飞出棋盘并被消除；
  • 路径上存在其他箭头：该箭头无法消除，通过"晃动 + 变红 + 文字提示"反馈碰撞， 并消耗 1 次失误机会（阻挡它的箭头会高亮显示）。
• 清除本关全部箭头即可进入下一关；失误机会用完则本关失败，可重新开始本关。

2.界面设计

游戏主界面及游戏界面如下图所示
主界面

游戏界面

整体风格偏向像素风，不同方向的箭头颜色不同，有利于快速识别及辨认。主要游戏信息、主要功能和简要提示均在游戏界面中进行了展示，简洁大方。

3.主要功能

• 核心消除玩法：点击箭头，沿指向方向飞出消除；撞箭会扣除失误机会，清完全部箭头即通关。
• 双游戏模式：含固定关卡（星级评分、解锁下一关）和无尽模式，本地保存星级与最高分。
• 多界面交互：主菜单选关、查看进度；对局页展示计时、得分、失误数，支持重开本局。

4.游戏特色

• 辅助功能：提供提示、撤销、AI 自动求解，降低游戏难度。
• 程序渲染与音效提供即时反馈：代码绘制霓虹矢量图形，实时合成音效，自带粒子特效，无需外部素材。每一步操作都配有粒子特效、合成音效与动画，操作反馈直观，提升游玩沉浸感。
• 容错设计：设置有限失误红心，误点不会直接游戏结束，给玩家试错空间，降低上手门槛。

三、实现思路

1.方向表示

DIR_VECTORS = {"up": (0, -1), "down": (0, 1), "left": (-1, 0), "right": (1, 0)}
DIR_NAMES = {"up": "上", "down": "下", "left": "左", "right": "右"}
DIR_ORDER = ["up", "down", "left", "right"]

用字典映射方向名到行列偏移向量：(列偏移dc, 行偏移dr)
up：行号 - 1（向上）；down：行号 + 1（向下）；left：列号 - 1；right：列号 + 1

2.箭头表示

class Arrow:
    """网格中的一个单格箭头"""
    def __init__(self, row, col, direction):
        self.row = row
        self.col = col
        self.direction = direction

每个箭头是Arrow实例，保存所在格子row行、col列和方向字符串"up"/"down"/"left"/"right"
游戏内用字典self.arrows = {(r,c): Arrow对象}存储所有箭头，键为格子坐标，方便快速查找

3.关卡配置

LEVELS = [
    (4, 5, 5, 0.10),
    (4, 8, 4, 0.20),
    (5, 10, 4, 0.35),
    (5, 13, 3, 0.50),
    (6, 16, 3, 0.65),
    (6, 20, 2, 0.80),
]

对于6个有限可选关卡，每个关卡元组：(网格边长, 箭头数量, 失误机会, 缠绕程度0~1)
网格边长：N×N 棋盘
箭头数量：本关生成多少箭头
失误机会：最多允许多少次碰撞失误
缠绕程度：越高，箭头之间互相阻挡越多，解谜难度越高
对于无尽模式中的关卡，则有

def load_endless(self, index):
        """无尽模式：难度随层数持续递增，上限封顶后保持不变（保证可生成）"""
        self.mode = "endless"
        self.level = index
        grid = min(4 + (index - 1) // 3, 6)
        count = min({4: 8, 5: 13, 6: 20}[grid], 4 + 2 * index)
        mistakes = max(2, 5 - (index - 1) // 3)
        bias = min(0.8, 0.05 + 0.1 * index)
        self.grid = grid
        layout = None
        while layout is None:
            for _ in range(100):
                layout = generate_arrows(grid, count, bias)
                if layout is not None:
                    break
            if layout is None:
                count -= 1
        self.layout = layout
        self.mistakes_total = mistakes
        self._reset_level()

根据关卡数灵活增加难度，缠绕程度封顶为0.8，网格随之逐渐增大，最大同有限模式一样为6×6。

4.路径检测方法

核心代码段

def first_arrow_on_path(row, col, direction, arrows, grid):
    """返回 (row, col) 沿 direction 到棋盘边界路径上的第一个箭头，没有则返回 None。

    [fix] 修复向上检测时的数组越界：循环条件统一用 0 <= r < grid 且 0 <= c < grid
    限定索引范围，向上越过第 0 行（r 变为 -1）时安全退出循环，不会访问负数下标。
    """
    dc, dr = DIR_VECTORS[direction]
    r, c = row + dr, col + dc
    while 0 <= r < grid and 0 <= c < grid:
        if (r, c) in arrows:
            return arrows[(r, c)]
        r += dr
        c += dc
    return None

作用：从当前箭头位置，沿着箭头指向方向，向棋盘边界做射线扫描，找到路径上遇到的第一个箭头。

• dc, dr：取出当前方向的行列偏移。
• r, c = row + dr, col + dc：从箭头下一格开始扫描（不包含箭头自身格子）。
• while 0 <= r < grid and 0 <= c < grid：边界判断，保证坐标不会越出棋盘，防止数组越界报错。
• 循环内判断：如果当前坐标(r,c)存在箭头（在arrows字典里），立刻返回这个箭头（就是阻挡物）。
• 如果循环走到棋盘边界还没碰到箭头 → 返回None，代表路径畅通，可以消除。
  在游戏中的调用逻辑（点击箭头时）

blocker = first_arrow_on_path(arrow.row, arrow.col, arrow.direction,
                              self.arrows, self.grid)
if blocker is not None:
    # 路径存在阻挡箭头，无法消除，消耗失误机会，触发晃动动画
else:
    # 路径无阻挡，箭头飞出消除，播放飞出动画

返回值blocker != None：路径被挡住，不能消除，扣失误红心
返回None：整条射线无遮挡，箭头飞出棋盘消除

四、AIGC使用过程

1. 第一次调用

2. 第二次调用

3. 第三次调用：增加扩展功能

三次主要调用整理表格如下

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
基础玩法	Claude Code	简易的完整小游戏界面	整体基础游戏效果及框架较为完整，但由于电脑字体缺失问题失误机会处看不到具体次数	微调界面布局，对齐文字显示区域，优化文字显示效果。
修正显示错误	Deepseek	修改优化后的部分代码	修正了失误机会处的显示问题，改用pygame 矢量绘制心形，不依赖字体；在游戏界面加上显示了当前棋盘上剩余箭头数目	调整矢量心形绘制参数，优化 UI 布局，测试验证界面在不同关卡下显示正常，微调文字位置。
增加扩展功能及美化界面	Claude Code	增加了撤销上一步、保存游戏进度、提示等功能	游戏界面增加了AI求解和撤销、提示等功能；游戏风格整体更偏向于赛博朋克风格，同时关卡评价采用星级表示；游戏随机性更强	校验各扩展功能逻辑，修复边界 bug；调整按钮 UI 布局，优化星级评分计算，测试多场景下功能稳定性。

五、测试结果

编号	测试内容	预期结果	最终结果
T01	点击前方无阻挡的箭头	箭头飞出棋盘并消失	箭头正常飞出消失
T02	点击前方有阻挡的箭头	箭头不消失，失误次数减 1	箭头原地晃动并弹出文本提示，失误次数正常减1
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	箭头正常飞出消失
T04	消除本关全部箭头	显示通关并进入下一关	正常展示通关界面并进入下一关
T05	失误次数耗尽	显示失败并允许重新开始	正常展示失败界面并重新开始
T06	游戏进行中重新开始	箭头布局和失误次数恢复	箭头布局恢复且失误次数恢复
T07	点击AI求解按钮	显示通关并进入下一关	AI求解过程中不可打断且顺利通关
T08	点击撤销按钮	上一步消失的箭头回到原位且剩余箭头数加1	箭头正常恢复且剩余箭头数目加1
T09	保存游戏进度	在下一次进游戏后可见上次游戏进度	正常显示上次游戏进度
T10	点击提示按钮	自动高亮当前可直接消除的箭头所在方框边缘，不改变游戏状态	成功高亮可点击箭头，棋盘、失误次数保持不变
T11	关卡通关后，根据用时、失误次数计算星级与得分	根据游戏表现自动计算得分，给出 1~3 星的关卡评价	正常统计用时与失误，正确计算得分并展示对应星级
T12	随机生成关卡	生成的棋盘存在可通关的箭头消除顺序，不会生成无解布局	成功生成可通关随机关卡，存在合法消除路径

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	2	2	0
Python 与图形库学习	3	4	+1
游戏界面实现	3	3.5	+0.5
路径与碰撞逻辑实现	4	5	+1
关卡设计	2	2	0
AIGC 辅助开发	2	1.5	-0.5
测试与修改	3	4	+1
README 与博客撰写	2	4	+2
合计	21	26	+5

整体实际总耗时比预估多出5小时。
主要原因如下

• 游戏路径碰撞逻辑调试、各类功能 bug 修复花费时间超出预期
• README 文档、技术博客撰写需要整理开发过程、测试用例与 Git 提交记录，耗时远超预估
• 借助 AIGC 生成代码，节省了部分编码时间，但仍需要人工校验、修改代码。

七、心得体会

1.AIGC 适合快速搭建基础代码框架，但不能替代逻辑设计
借助 AIGC 可以快速生成 Pygame 基础界面、棋盘渲染等样板代码，节省重复编码的时间。但游戏核心的箭头路径判断、碰撞阻挡逻辑，AI 写出的代码经常存在边界漏洞，需要自己理解算法原理，人工校验、调试，不能直接照搬。
2.开发过程中，人与 AI 是协作关系而非完全依赖
在需求梳理、功能构思阶段，AIGC 可以提供多种实现思路；代码编写时用来辅助生成模块；遇到报错时帮助定位问题。但功能取舍、代码规范、项目 Git 提交管理，都需要开发者自主把控，要学会甄别 AI 输出内容里的错误。
3.软件测试是验证 AI 生成代码可靠性的关键环节
AI 生成的代码容易忽略异常场景，比如棋盘越界、功能并发冲突。本次项目通过设计多组测试用例，对提示、撤销、存档、AI 求解等功能逐一测试，及时发现并修复隐藏 bug，验证程序稳定性，弥补 AI 代码考虑不周的短板。
4.模块化开发配合 AIGC，便于增量开发与版本管理
将游戏拆分为界面、核心逻辑、附加功能等独立模块，每次只让 AI 实现一个功能，配合 Git 分批提交代码。这样可以避免一次性生成大量代码难以排查问题，新增撤销、星级评价、随机关卡等扩展功能时，也能降低代码冲突风险。
5.文档撰写是完整软件开发流程不可缺少的一环
开发不只是写代码，README、技术博客需要梳理项目需求、实现思路、测试结果。在整理文档的过程中，可以复盘整个项目的优缺点，把零散的开发经验系统化，同时也能清晰记录 AIGC 在项目各个环节起到的作用与局限。