2026 秋软件工程个人作业（二）｜一箭又一箭：纸上航线

项目	内容
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 辅助开发一个可运行、可测试的图形化箭头解谜游戏，实践需求分析、实现、测试和交付
学号	082403146
GitHub 仓库	Grim761 / ArrowGame

项目概览： 3 个固定关卡，19 项自动测试通过；实现箭头飞行、失败重开、提示与自动演示，采用“纸上航线”界面和随项目分发的中文字体。

一、作品展示：一箭又一箭 · 纸上航线

这次用 Python 和 Pygame 做了一个箭头解谜小游戏，名字叫“一箭又一箭”。界面最后做成了“纸上航线”的样子：纸色背景、墨绿色箭头，配上文楷字体和一个小印章。界面里的图形都是用 Pygame 画的，没有另外找图片素材。

1. 开始界面

开始界面包含游戏标题、开始入口和简短玩法说明。

2. 游戏过程

棋盘是 6×6 网格。顶部显示关卡进度、剩余箭头和错误机会，游戏过程中可以查看提示、开启演示或重开当前关。

规则很简单：点击前方一直到棋盘边缘都没有其他箭头的箭头，它就会沿自身方向飞出；如果前方有其他箭头，当前箭头保留，并扣除一次错误机会。判断的是整条路径，而不只是相邻格。

每关初始有 3 次错误机会，耗尽后失败；清空棋盘后显示单关完成提示，点击进入下一步。第三关完成后进入全部完成界面，可以重新挑战。

3. 失败与全部完成

点击被阻挡的箭头会得到红色反馈，帮助玩家理解错误原因。失败后点击重开当前关；游戏过程中也可以按 R 或点击重开按钮。

这些 GIF 是运行游戏时用模拟点击录制的，展示了主要操作流程。另外，我自己也实际试玩了三个关卡。

二、运行方法与项目结构

项目使用 Python 和 Pygame。当前验证环境为 Windows、Python 3.13.13、Pygame 2.6.1。

下载仓库并进入项目目录后执行：

python -m pip install -r requirements.txt
python main.py

操作方式：

操作	功能
鼠标点击箭头	尝试让箭头沿自身方向飞出
R / 重开按钮	重开当前关，恢复棋盘和错误机会
H / 提示按钮	高亮一个可以移除的箭头
A / 演示按钮	开始或停止当前关自动演示
结果界面点击	重开、进入下一步或重新挑战

动画或演示进行时会限制冲突输入，防止在箭头飞行期间重复处理同一次操作。

ArrowGame/
├── main.py                  # 窗口、绘制、输入、动画与辅助操作
├── game.py                  # 游戏规则和状态
├── levels.py                # 三个固定关卡
├── solver.py                # 求解器
├── requirements.txt
├── assets/fonts/            # 中文字体、许可证与来源说明
├── tests/
│   ├── test_game.py          # T01～T06 与规则回归测试
│   ├── test_main.py          # 实际事件循环回归测试
│   └── test_extensions.py    # 提示、演示、反馈、字体测试
└── docs/                    # 验收记录、附加功能说明与截图

拆开后，测试路径判断和错误次数就不用每次打开窗口了。代码主要是一些函数和一个 Game 类，测试用的是 Python 自带的 unittest。

三、核心设计与实现

1. 棋盘表示与路径判断

棋盘使用二维列表：None 表示空格，UP、DOWN、LEFT、RIGHT 表示箭头方向。

can_move() 先检查坐标是否有效、当前位置是否确实有箭头，再根据方向确定行列增量。例如向上为 (-1, 0)，向右为 (0, 1)。随后从前方第一格扫描到边界：

r, c = row + dr, col + dc
while 0 <= r < len(board) and 0 <= c < len(board[0]):
    if board[r][c] is not None:
        return False
    r += dr
    c += dc
return True

途中遇到任意箭头就不能移动。位于边缘且朝外的箭头，前方第一格已经在棋盘外，循环不会执行，因此可以直接飞出，也不会访问越界坐标。

例如，一行中的局部排列为 RIGHT、None、UP，最左侧的箭头虽然紧邻空格，但向右扫描时仍会遇到 UP，因此不能移除。这里阻挡是否成立只取决于前方格子有没有箭头，与阻挡者自身朝向无关。只有等前方箭头被移除后，这条路径才可能畅通。

can_move() 只返回判断结果，不删除箭头、不扣除错误次数。把“能不能移动”和“点击后怎样更新状态”分开，可以让游戏、求解器和测试共用同一套路径规则。

2. 状态管理与重开

Game 保存当前关卡、当前棋盘、剩余错误机会和完成／失败状态。重开时逐行复制初始棋盘：

self.level = [row[:] for row in levels[self.current_level]]

这样删除当前棋盘中的箭头不会改坏原始关卡。重开同时恢复 3 次错误机会，并清除结束状态。

结束界面的点击单独处理，不会在切换关卡的同一次点击中又消除下一关的箭头。最后一关完成后进入全部完成状态，避免把索引继续增加而显示不存在的第四关。

一次正常点击的处理顺序可以概括为：先检查坐标，再判断是否为空格，最后调用 can_move()。点击空格或棋盘外不改变错误机会；合法点击将对应格子设为 None，并检查棋盘是否清空；被阻挡时保留箭头，错误机会减 1，减到 0 后进入失败状态。

当前关完成与全部关卡完成是两个不同的状态。第一、二关完成后，结果界面的点击会加载下一关；第三关完成后，点击进入全部完成界面，再点击才能从第一关重新挑战。重开当前关保留关卡编号，重新挑战则先把编号恢复为 0，再初始化棋盘和错误机会。

3. 飞行动画与规则层的配合

main.py 先判断箭头能否移动，播放飞行动画，动画结束后再调用 Game.click() 完成真正的消除和通关判断。这样画面播放和棋盘数据更新就不会混在一起。

验收时发现过一个实际问题：点击之前如果某一帧卡顿，新箭头会错误地继承这段时间，从而一下飞完。修复后，新动画从后续帧开始累计时间，并加入回归测试，避免“有动画代码，却看不到动画”的情况。

动画期间，界面记录箭头所在的行列、方向和当前位移，根据每帧经过的时间推进位置。正在飞行的箭头由动画绘制，棋盘原位置不再重复绘制，但规则层暂时保留该箭头。飞行结束后才提交消除，因此最后一支箭头不会还在路上就弹出通关提示。期间忽略冲突点击与重开操作，也能避免同一箭头被重复处理。

4. 求解器与三关验证

find_solution() 在棋盘副本上寻找可移除箭头，逐个删除并记录坐标；棋盘清空时返回移除顺序；如果仍有箭头却找不到合法移动，则返回 None。空棋盘返回空列表。

本规则下，移除一个箭头只会减少阻挡，不会让原本可以移动的箭头变得不能移动，所以求解器可以每次选取第一个合法箭头，不需要递归回溯。求解过程不会修改玩家当前棋盘。

关卡	初始箭头数	合法解长度	验证情况
第一关	12	12	求解器逐步验证通过，本人已试玩
第二关	12	12	求解器逐步验证通过，本人已试玩
第三关	16	16	求解器逐步验证通过，本人已试玩

验证一个解时，不只是检查“返回了多少步”，还会把坐标顺序放到新的棋盘副本上逐步执行：每一步都必须满足 can_move()，执行完后棋盘必须为空。这样可以检查解法是否合法，而不是只依赖求解器自己报告“有解”。

提示与自动演示也复用了这份结果：提示取当前解法的第一步，演示则按顺序播放。返回 None 与返回空列表需要区分，前者表示仍有箭头却无法继续，后者表示棋盘已经清空。

四、附加功能与界面改进

1. 下一步提示

按 H 或点击提示按钮，会用金色高亮一个当前合法的箭头。提示只展示建议，不直接删除箭头，也不扣除错误机会。

2. 自动求解演示

按 A 或点击演示按钮后，程序利用本地求解器逐步播放当前关的消除过程。停止演示时会完成正在飞行的箭头，然后停止后续步骤。演示不会自动跳过关卡结果界面。

使用过提示或演示的关卡会显示辅助通关标记，避免把辅助完成与独立完成混在一起。这些功能调用的是本地算法，不是运行时的大模型服务。

3. 反馈与便携字体

除了飞行动画，还增加了阻挡位置的红色反馈和文字提示。开始、失败、单关完成和全部完成使用统一的视觉语言。

字体采用项目内置的霞鹜文楷，通过相对于 main.py 的路径加载，移除了个人电脑上的 Windows 字体绝对路径。即使从其他工作目录启动，也能够找到项目字体。目前已在 Windows 验证，其他系统仍待实测。

字体来源为 LXGW WenKai 官方仓库，采用 SIL Open Font License 1.1；原始字体、OFL.txt 和 SOURCE.txt 一同保留在项目中。提示和自动演示是这次另外加上的功能。

五、AIGC 辅助开发记录

以下记录根据实际开发对话整理。ChatGPT 主要辅助解释与梳理，Codex 主要辅助代码修改和验证。

记录 1：先检查规则，再拆分代码

工具： ChatGPT、Codex。

当时的需求： “重点检查 can_move、find_solution、三关切换、失败重开和全部通关逻辑”，并要求先说明问题与拆分方案，不改变规则，保持代码适合 Python 初学者阅读。

AI 的帮助与效果： 解释路径扫描与状态管理，将界面、规则、关卡、求解器及测试拆开。拆分后可以直接测试规则，不必每次打开游戏窗口。

我的工作与核对： 明确“保留三关及现有玩法”的范围，结合代码理解为什么需要逐行复制棋盘，以及结束界面的点击为何要单独处理。代码拆分由 Codex 辅助完成。

记录 2：对能运行的游戏做完整验收

工具： Codex。

当时的需求： 运行游戏与全部自动测试，检查模块接口、三关可解性和完整流程，不为代码风格而重写功能。

AI 的帮助与效果： 发现新动画会继承点击前卡顿时间的问题，修复计时方式，并增加“长帧不能跳过新动画”的回归测试。验收也覆盖失败重开、下一关和全部完成。

我的工作与核对： 限定修改范围，要求不通过修改测试来掩盖错误，并实际试玩三个关卡。自动化检查与回归测试由 Codex 辅助执行。

记录 3：让界面有特点，让字体能随项目运行

工具： Codex。

当时的需求： “只优化 UI”“把游戏字体换成更通用的而不是我的本地路径上的字体”“风格也可以独特一点”，并希望实现与作业相关的附加功能。

AI 的帮助与效果： 实现“纸上航线”风格、统一结果界面与项目内字体，补充提示、自动演示和阻挡反馈。字体加载不再依赖个人电脑上的绝对路径。

我的工作与核对： 提出视觉方向、便携性和保持规则的要求，核对功能说明与试玩体验。UI 和辅助功能由 Codex 辅助实现。

记录 4：核对文档与真实版本

工具： ChatGPT、Codex。

问题： 功能更新后，旧文档仍存在“12 项测试”和“固定 Windows 字体路径”等过期描述。

AI 的帮助与效果： 对照当前项目，将文档统一为 19 项测试和项目内置字体，并整理截图与博客结构。

我的工作与核对： 确认学号、本人实际试玩情况及耗时估算。这个过程也提醒我：代码修改完成后，还要检查 README 和验收记录是否同步更新。

六、测试与验收

执行完整自动测试：

python -m unittest discover -s tests -v

当前完整测试结果为 19 项通过：10 项规则与求解器测试、2 项事件循环测试、7 项附加功能测试。一次验收输出为：

Ran 19 tests in 0.858s
OK

耗时会随环境变化，19 项通过是本次记录的结果。

编号	测试场景	预期结果	实际结果
T01	点击前方无遮挡的箭头	箭头能够飞出并消失	规则自动测试通过；界面飞行由事件循环测试和试玩补充验证
T02	点击前方被其他箭头阻挡的箭头	箭头保留，错误机会减少 1 次	通过；另有阻挡反馈测试
T03	点击位于边缘、方向朝外的箭头	正常移除，不发生越界错误	通过
T04	清除当前关全部箭头	出现通关状态，可进入下一关	通过；三关流程由事件循环测试补充验证
T05	连续错误直至机会耗尽	进入失败状态，可重开当前关	通过
T06	游戏中重开	恢复初始棋盘、3 次错误机会和正常状态	通过

另外检查了三关求解结果可逐步执行、无解棋盘返回 None、求解器不修改输入、全部完成后的状态，以及提示、演示停止、字体相对路径等回归场景。

除了自动测试，我也试玩了三个关卡，检查实际操作时的画面和动画。详细验证记录见仓库 docs/acceptance.md。

七、PSP 耗时记录（回顾估算）

开发过程中没有持续逐项计时。下表由 AI 提供初始建议，本人结合开发过程确认采用；“实际”栏为回顾估算，“预计”栏为回顾性对照，并非开发前留存的计划。各阶段合并统计，数据可能存在误差。

PSP 阶段	预计耗时（分钟）	实际耗时（分钟，回顾估算）	差值（实际－预计，分钟）
需求分析	30	45	+15
设计（棋盘、关卡与状态设计）	45	60	+15
编码（界面、规则、动画及辅助功能）	180	260	+80
测试与修复	90	140	+50
文档与发布准备	60	75	+15
合计	405	580	+175

预计合计 6 小时 45 分钟，实际回顾估算 9 小时 40 分钟，相差 2 小时 55 分钟。AIGC 辅助、图形库学习和关卡调试分散在上述阶段中，没有另行重复计时。差异主要集中在编码与测试：初步能运行之后，还需要处理结束状态、动画计时、字体路径和界面输入之间的配合。

八、总结与后续改进

做完后回头看，路径判断其实比较直接：沿着箭头方向一直找，遇到其他箭头就停下。需要反复检查的反而是几个界面之间的切换，比如最后一个箭头飞完后什么时候算通关，第三关结束后又该显示什么。

这次比较有用的做法是把规则单独放进 game.py。改界面时可以先跑测试，看看有没有影响原来的玩法。重开时复制棋盘、动画结束后再删除箭头，这些看起来很小的处理，也直接影响游戏能不能正常运行。

还有两件事这次做得不够好：Git 到后期才开始整理，耗时也没有及时记录。下次准备每做完一个小功能就提交一次，同时记下花了多久。目前游戏只有三个固定关卡，也只在 Windows 上验证过，其他系统还需要再试。

项目代码、字体许可、运行说明和测试记录均见 GitHub 仓库。