软件工程第二次个人作业

这个作业属于哪个课程	https://edu.cnblogs.com/campus/fzu/202601SofwareEngineering
这个作业要求在哪里	https://edu.cnblogs.com/campus/fzu/202601SofwareEngineering/homework/16717
这个作业的目标	使用 Python 和 AIGC 完成"一箭又一箭"小游戏
学号	072408137

项目展示

游戏规则

点击箭头后，程序检查它前进方向上的路径。
前方没有其他箭头时，该箭头飞出棋盘并消失。
前方存在阻挡时，箭头变红、向前移动后返回，剩余失误次数减一。
每关初始有三次失误机会，清空棋盘即通关，失误次数耗尽则失败。
点击“重新开始”，恢复当前关卡的初始布局和失误次数。

开发平台

项目	使用情况
开发平台	macOS
编程语言	Python
图形库	Pygame
自动测试环境	Python 3.9.6、Pygame 2.6.1
AIGC 工具	ChatGPT、Codex
版本管理	Git、GitHub

实现思路

1. 箭头、方向与关卡的表示

   棋盘用字典 arrows: (row, col) -> Arrow 保存当前还活着的箭头，row/col 为网格坐标。
   方向用字符 'U'/'D'/'L'/'R'，并映射到位移量，便于统一处理四个方向：

class Arrow:
DIRS = {'U': (-1, 0), 'D': (1, 0), 'L': (0, -1), 'R': (0, 1)}

关卡用字典描述：rows / cols / mistakes / arrows（箭头列表 (行, 列, 方向)）。
这样做的好处是“数据即关卡”，改关卡只改 levels.py，不用动逻辑代码。

2. 路径检测

判断某个箭头能否飞出，核心是沿它的方向一格一格走，检查到边界前是否撞到别的箭头：

def is_path_clear(self, arrow):
dr, dc = Arrow.DIRS[arrow.direction]
r = arrow.row + dr
c = arrow.col + dc
while 0 <= r < self.rows and 0 <= c < self.cols: # 还在棋盘内才检查
if (r, c) in self.arrows:
return False # 路上有别的箭头 -> 被挡住
r += dr
c += dc
return True # 一路畅通直到边界 -> 可飞出

关键点：while 的循环条件 0 <= r < rows and 0 <= c < cols 同时完成了边界判断——
一旦走出棋盘就停止，因此不会数组越界，天然处理了“边缘且朝外的箭头”（T03）。
点击时根据返回值决定飞出还是碰撞：

def click(self, row, col):
if self.state != 'playing':
return None
arrow = self.arrows.get((row, col))
if arrow is None:
return None
if self.is_path_clear(arrow):
del self.arrows[(row, col)] # 飞出并消失
if not self.arrows:
self.state = 'won'
return ('fly', arrow)
else:
self.mistakes += 1 # 碰撞：失误 +1
if self.mistakes >= self.mistakes_allowed:
self.state = 'lost'
return ('block', arrow)

3. 关卡可解性求解（保证每关能通关）

因为“移除一个箭头只会减少阻挡、不会增加阻挡”，所以只要存在通关顺序，
贪心法（反复移除任意一个当前可飞出的箭头）一定能找到。若某一步没有任何箭头能飞出却还有剩余，则本关死局。

def is_level_solvable(level):
remaining = {(r, c): d for (r, c, d) in level['arrows']}
rows, cols = level['rows'], level['cols']
def clear(r, c, d):
dr, dc = Arrow.DIRS[d]
r2, c2 = r + dr, c + dc
while 0 <= r2 < rows and 0 <= c2 < cols:
if (r2, c2) in remaining:
return False
r2 += dr; c2 += dc
return True
while remaining:
progressed = False
for (r, c), d in list(remaining.items()):
if clear(r, c, d):
del remaining[(r, c)]; progressed = True; break
if not progressed:
return False
return True

提交前我对 levels.py 里 4 关逐一调用该函数，全部返回 True，确认都可通关。

AIGC 使用过程

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
路径检测算法 hy3 给出四方向统一用位移量 DIRS 表示、并沿方向遍历检测是否撞箭头的 is_path_clear 思路与代码 向上/下/左/右判断均正确，且用 while 边界条件天然避免越界 我补充了中文注释，并单独写了 T03 边界用例验证“边缘朝外箭头不报错”
关卡可解性验证 hy3 给出贪心求解器 is_level_solvable，自动判断关卡是否存在通关顺序 能正确识别死局，我据此校验并挑选了 4 个可通关关卡 我把它也用于“提示”功能（找当前可飞出的箭头），并在博客中解释其原理
碰撞动画与反馈 hy3 补全“被挡箭头晃动 + 变红”的 shaking 计时器，以及“飞出”平移动画的 flying 列表 晃动与飞出动画基本可用，视觉反馈清晰 我调整了晃动幅度（amp=6）和飞出速度（FLY_SPEED=16），并给箭头加了黑色描边更清晰
六、测试结果

环境：Python 3.13 + Pygame 2.6，运行 python -m unittest test_game -v，9 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 剩余箭头数 -1，返回 fly ✅
T02 点击前方有阻挡的箭头 箭头不消失，失误次数减 1 箭头仍在，失误 +1，返回 block ✅
T03 点击位于边缘且朝向棋盘外的箭头 正常消失，不越界报错 四角/四边朝外箭头均 fly，无异常 ✅
T04 消除本关全部箭头 显示通关（state=won） 最后一箭点击后 state'won' ✅
T05 失误次数耗尽 显示失败（state=lost） 失误达上限后 state'lost' ✅
T06 游戏进行中重新开始 箭头布局和失误次数恢复 restart() 后箭头数、失误、状态均复位 ✅
— 全部关卡可通关 4 关均存在通关顺序 is_level_solvable 全部为 True ✅
— 整关模拟通关 按策略能逐关通关 TestPlayThrough 4 关均到达 won ✅

PSP 表格

下表为示例，请按你自己的真实耗时填写“实际耗时”一列。

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 0.5 [ 0.5 ] [ 0 ]
Python 与图形库学习 1.0 [ 1.0 ] [ 0 ]
游戏界面实现 1.0 [ 0.5 ] [ -0.5 ]
路径与碰撞逻辑实现 1.0 [ 1.0 ] [ 0 ]
关卡设计 1.0 [ 1.0 ] [ 0 ]
AIGC 辅助开发 2.0 [ 3.0 ] [ 1.0 ]
测试与修改 1.0 [ 1.0 ] [ 0 ]
README 与博客撰写 2.0 [ 3.0 ] [ 1.0 ]
合计 9.0 [ 10.5 ] [ 1.5 ]

心得体会

AI 带来的帮助：路径检测、可解性求解、碰撞动画这类“有固定模式”的代码，AI 一次就能给出可运行骨架，
我主要在做“理解与微调”——比如UI设计提示，重启游戏失效的修复。
自己的收获：把“游戏规则”翻译成“数据结构 + 算法”的过程，比我预想中更锻炼抽象能力；
尤其是 is_path_clear 用 while 边界条件同时完成越界保护、碰撞判定用“移除箭头只会减少阻挡”来说明贪心正确的那一步，
让我真正理解了为什么这个游戏“一定存在通关顺序”。在AI生成结果后部分功能可能无法实现，要经过测试后才能发现问题。