软件工程第二次个人作业——《元素之箭 · 一箭又一箭》

《元素之箭 · 一箭又一箭》—— AIGC 完成箭头解谜小游戏

项目	内容
这个作业属于哪个课程	软件工程与软件工程实践（福州大学）
这个作业要求在哪里	作业链接
这个作业的目标	使用 Python 和 AIGC 完成“一箭又一箭”小游戏
学号	102402138
GitHub 仓库	https://github.com/Xun1342/Software-Engineering-Assignment-2-elemental-arrows

一、项目展示

GIF展示

开始界面：七元素彩带云海背景、玩法说明、入口按钮，右上角是原创精灵向导「灵灵」。

游戏过程：竖版 540×860，网格点阵棋盘，七元素配色的宝石箭头，HUD 实时显示时间 / 步数 / 剩余 / 失误心形；点“提示”后当前可飞出的箭头会带金色脉动描边。

通关 / 失败界面：通关时精灵庆祝、彩屑飘落，三颗星依次弹出并按失误次数评星；失败时精灵安慰并允许重开。

选关与随机关卡：六个手工关卡卡片（星级、最佳成绩、锁定状态），另有“随机试炼”每次生成全新可通关棋盘。

二、项目介绍

这是一个用 Python + pygame-ce 实现的点击解谜小游戏：观察每支箭头的方向，按正确顺序点击，让所有箭头依次飞出棋盘。全部素材均为原创生成，未使用任何商业游戏的代码、美术、音效或关卡。

规则：

点击一支箭头，程序沿它的朝向扫描，检查同一行（左右）或同一列（上下）上、箭头到棋盘边界之间是否还有其他箭头；
前方没有箭头 → 加速飞出棋盘并消除，播放星光爆发与音效；
前方有箭头 → 原地晃动警示、红屏闪烁、扣一次失误；
清空全部箭头通关，按失误次数评星；失误耗尽则失败。

主要功能与特色：

六个手工设计关卡（5×5 ~ 8×8，6~22 支箭头），难度递进；
提示按钮：金色脉动高亮当前所有可飞出的箭头（快捷键 H）；
计时、步数统计、撤销（Z）、重开（R）；
选关界面 + 三星评价 + 本地存档（save.json 记录星级、最佳成绩、解锁进度）；
随机关卡：逆向摆放算法即时生成 7×7、15 箭、保证可通关的新棋盘；
自动演示：DFS 求解器求出通关顺序，由精灵逐支自动飞出，可随时停止；
奇幻表现：原创白色精灵向导「灵灵」（圆身体、小翅膀、四角星天线，有开心/惊讶/沮丧/庆祝表情和对话气泡）、七色环境光点、飞出星光、碰撞火星、通关彩屑。

三、实现思路

3.1 数据表示

棋盘用二维网格，每支箭头就是一个 (行, 列, 方向) 三元组，方向是 U/D/L/R 四个字母之一；元素色按七元素循环编号。关卡就是一个字典，直接写在 game/levels.py 里，以后扩关只需追加一个字典：

{
    "name": "风起 · 试炼",
    "rows": 5, "cols": 5,
    "mistakes": 3,          # 允许失误次数
    "accent": 2,           # 本关主色（七元素之一）
    "arrows": [(0, 1, "L"), (0, 3, "R"), (2, 0, "U"),
               (2, 2, "U"), (2, 4, "D"), (4, 2, "U")],
}

3.2 核心：路径检测

这是整个游戏最关键的一段。方向先换算成行列增量 (dr, dc)，然后从箭头的相邻格开始一步一步走向边界；一路上只要碰到任何还没飞出的箭头，就说明“被挡住”，返回不可飞；走到边界都没碰到，就是可以飞出。

def is_clear_to_edge(self, arrow):
    """判断沿箭头朝向到边界之间是否还有其他箭头。"""
    dc, dr = S.DIRS[arrow.direction]     # 方向 -> (列增量, 行增量)
    r, c = arrow.row + dr, arrow.col + dc
    while 0 <= r < self.rows and 0 <= c < self.cols:
        other = self.arrows.get((r, c))
        if other is not None and other.state != "gone":
            return False                # 被挡住
        r += dr
        c += dc
    return True                         # 一路畅通，可以飞出

“提示”和“自动演示”都复用它：把所有箭头过一遍筛出 idle 且 is_clear_to_edge() 的集合即可。

3.3 撤销：快照/恢复

撤销没有去做复杂的命令栈，而是在每次成功飞出之前，把当前所有待机箭头的 (行, 列, 方向, 元素色) 存进一个栈；撤销时出栈一份重建棋盘，同时恢复当时的失误数和步数：

def snapshot(self):
    return [(a.row, a.col, a.direction, a.element_idx)
            for a in self.arrows.values() if a.state == "idle"]

def restore(self, data):
    self.arrows = {(r, c): Arrow(r, c, d, e) for r, c, d, e in data}

3.4 随机关卡为什么“保证有解”

如果随机乱摆箭头，很容易生成无解死局。这里用逆向摆放：从空棋盘开始，每次随机放一支箭头，只放在“沿它的方向到边界之间还没有任何已放箭头”的位置。这样放完之后，按摆放顺序倒过来点，就一定能通关。生成后再用一个独立的 DFS 求解器验证一遍，双重保险：

def solve(arrows, rows, cols):
    """DFS 求一个通关顺序；无解返回 None。"""
    state = {(r, c): d for r, c, d in arrows}
    def dfs(st, path):
        if not st:
            return path
        for (r, c), d in list(st.items()):
            if clear(st, r, c, d, rows, cols):   # 该箭头当前无阻挡
                nxt = dict(st); nxt.pop((r, c))
                found = dfs(nxt, path + [(r, c, d)])
                if found is not None:
                    return found
        return None
    return dfs(state, [])

四、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
路径检测与游戏骨架	豆包2.1Pro	生成四方向行列扫描、飞出/碰撞动画、主循环与界面切换初版和其他游戏主体框架	不能跑	查找报错，是本地编译器问题，切换编译器和下载相关软件，成功运行
自动化测试	豆包2.1Pro	按 T01–T06 写 unittest 验收用例，并补了 T07–T13	13 个用例一次基本通过	无
美术背景与音效	豆包2.1Pro	文生图生成七元素云海背景；用标准库波形合成 5 个音效	无版权风险、体积小	无
使用记录如下：
生成整体游戏框架


处理报错

增加功能

五、测试结果

自动化测试

用例文件 tests/test_acceptance.py，在无头环境（SDL_VIDEODRIVER=dummy）下驱动真实游戏帧循环运行，共 13 个用例，全部通过：

$env:SDL_VIDEODRIVER="dummy"; $env:SDL_AUDIODRIVER="dummy"
python -m unittest tests.test_acceptance -v
# Ran 13 tests in 0.7s  —— OK

对应作业要求的 T01–T06：

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	进入 flying，动画结束后移除，剩余 6→5，失误不变	通过
T02	点击前方有阻挡的箭头	箭头不消失，失误次数减 1	箭头晃动后仍在原地，失误 3→2，红闪提示	通过
T03	点击边缘、朝向棋盘外的箭头	正常消失，不越界	六关逐帧校验待机箭头坐标均在棋盘内，飞出无索引错误	通过
T04	消除本关全部箭头	显示通关并进入下一关	弹出结算面板，点“下一关”后装载第二关	通过
T05	失误次数耗尽	显示失败并允许重开	连续 3 次被挡后进入失败界面，重开后布局/失误复位	通过
T06	游戏进行中重新开始	箭头布局与失误数恢复	飞出+失误后重开，布局与初始完全一致，失误恢复 3	通过

扩展功能用例 T07–T13：提示高亮集合与可飞箭头一致、撤销可恢复、计时只在游戏中累计、随机关卡必有解、自动演示可清空棋盘、零失误记三星并持久化、未解锁关卡点击无效——全部通过。早期逻辑测试 tests/test_levels.py（路径检测、六关可通关交叉验证）也保持通过，无回归。

测试中发现并修复的问题：提示描边初版不醒目（改双层金色脉动）、结算按钮压住弹窗边框（重新排布）、选关锁定图标与文字重叠（调整卡片布局），均已复测通过。

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	1	0
Python 与图形库学习	1	0.1	0.9
游戏界面实现	0.5	0.5	0
路径与碰撞逻辑实现	0.5	0.5	0
关卡设计	0.2	0.1	0.1
AIGC 辅助开发	3	2.5	0.5
测试与修改	3	1	2
README 与博客撰写	3	1	2
合计	*12.2	6.7	5.5

七、心得体会

这次作业最大的体会是：AIGC 很适合“把骨架快速搭起来”，但“对不对、好不好玩”还得靠自己把关。路径检测初版能跑，可一旦没把“飞行中的箭头”从遮挡判定里排除，整个游戏规则就错了；随机关卡算法虽然巧妙，但如果不做求解器二次验证，很可能把无解死局交给玩家。这些坑 AI 不会主动告诉你，都是在写测试、实际试玩时才暴露出来的。

另一方面，小步提交 + 自动化测试帮了大忙：每加一个功能就跑一遍 T01–T13，哪里改坏了一眼就能定位；撤销、星级存档这些容易出回归的功能，也是靠无头测试把边界场景都覆盖到。再就是学会了重视版权意识——背景用文生图、音效用程序合成、精灵和界面全用代码画，全程没有抄任何商业素材，交作业心里踏实。

最后，“灵灵”这个原创小精灵和粒子特效虽然不影响玩法，但让游戏一下子有了灵气。以后再做类似项目，我会更早地把测试用例和存档结构设计好，少做返工。

仓库地址：https://github.com/Xun1342/Software-Engineering-Assignment-2-elemental-arrows

posted @ 2026-09-22 21:13 迅1342 阅读(15) 评论(0) 收藏举报

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