2026年秋软件工程第二次作业

项目
内容
这个作业属于哪个课程 <课程链接>软件工程实践
这个作业要求在哪里 https://edu.cnblogs.com/campus/fzu/2026-01SoftwareEngineeringandSoftwareEngineeringPractice/homework/16718
这个作业的目标
使用 Python 和 AIGC 完成 “一箭又一箭” 小游戏
学号 102402155

1. 项目展示
   开始界面：深色背景 + 游戏标题 + 「开始游戏」按钮。
   游戏过程：顶部信息栏显示当前关卡、剩余箭头数、剩余失误数，并配有「提示」「重新开始」按钮；棋盘上分布着四个方向的黄色箭头，点击可飞出或产生碰撞抖动。
   通关界面：显示「通关！」，可进入下一关或返回菜单。
   失败界面：显示「失败！」，可重新开始或返回菜单。
   开始界面
   游戏界面（关卡 1）
   通关界面
   失败界面

2. 项目介绍
   游戏规则：棋盘上分布带方向的箭头（上、下、左、右）。点击箭头后，程序检查其前进方向的路径：若箭头与棋盘边界之间没有其他箭头，则箭头飞出并消除；若路径上有其他箭头，则不能被消除，并给出碰撞反馈且消耗一次失误。清空本关全部箭头即通关并进入下一关；失误次数耗尽则本关失败，可重新开始。
   界面设计：程序包含开始界面、游戏界面、通关 / 失败界面。游戏界面顶部显示当前关卡、剩余箭头数量、剩余失误次数，并提供「重新开始」「提示」按钮。
   主要功能：
   四方向箭头的绘制与鼠标点击选择；
   前进方向路径检测（同行 / 同列判断是否被阻挡）；
   前方无阻挡时箭头飞出并消除（带飞行动画）；
   前方有阻挡时给出碰撞反馈（抖动 + 变红 + 文字提示）并扣除一次失误；
   失误次数显示与耗尽判定；
   4 个可正常通关的关卡（经求解器验证存在合理通关顺序）；
   清空全部箭头显示通关并进入下一关；失误耗尽显示失败；
   重新开始恢复本关初始状态。
   附加功能（本项目的特色）：
   「提示」按钮：用可解性求解器高亮一个当前可飞出的箭头，降低上手门槛；
   飞行动画与碰撞抖动动画，让成功飞出和碰撞反馈更直观。

3. 实现思路
   3.1 箭头、方向与关卡的表示
   采用网格二维数组表示棋盘：每个格子要么为空（None），要么是一个方向整数，其中 0=上、1=下、2=左、3=右。
   VEC = {0: (-1, 0), 1: (1, 0), 2: (0, -1), 3: (0, 1)} # 方向 -> 行/列增量

关卡用字符串行描述，. 表示空格，^v<> 表示四个方向的箭头，便于阅读和设计：
LEVEL_1 = [
".....",
".>..>",
".^..v",
".....",
"<..<.",
]

3.2 路径检测（核心算法）
点击箭头后，判断其前进方向上是否还有其他箭头。实现为沿方向逐格扫描，只要遇到一个非空格就判定为被阻挡，越界则视为无阻挡：
def is_blocked(grid, r, c):
d = grid[r][c]
dr, dc = VEC[d]
rr, cc = r + dr, c + dc
while 0 <= rr < rows(grid) and 0 <= cc < cols(grid):
if grid[rr][cc] is not None:
return True # 被阻挡
rr += dr
cc += dc
return False # 无阻挡，可飞出

由于箭头只分上、下、左、右，且只判断同一行或同一列，算法复杂度为 O (n)，实现简单且不易出错。
3.3 关卡可解性验证
用贪心求解器保证每个关卡都能通关：反复删除当前可飞出的箭头，若最终能删空则关卡可解。因为移除箭头只会减少障碍、不会增加，所以贪心策略是完备的 —— 一旦某状态没有任何箭头可飞出，就永远无法继续，即无解。测试中用该方法对 4 个关卡逐一验证。
3.4 界面与交互
用 Pygame 实现：Game 类统一管理状态（开始 / 游戏中 / 通关 / 失败）、关卡数据与动画；每帧按 clock.tick(FPS) 计算时间增量 dt，驱动飞行动画（沿方向移出棋盘）与碰撞抖动动画（带衰减的随机偏移 + 红色高亮），结束后再更新棋盘状态。

4. AIGC 使用过程
   本项目使用 AI 编程助手（豆包 / ChatGPT 类 Coding Agent）辅助完成需求分析、代码编写、关卡设计、调试与测试。以下记录 4 次具有代表性的协作过程：
   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
   Coding Agent
   生成四个方向的 is_blocked 扫描代码与 removable_arrows 统计
   方向判断正确，但未处理格子越界与空格为 None 的情况
   补充行列边界判断、None 判空，并用单测覆盖四个方向
   关卡设计
   Coding Agent
   生成多套关卡布局并写出贪心求解器验证可解性
   前几版关卡存在 “两个箭头互相指向” 的死锁，求解器判定无解
   根据求解器反馈重新设计，最终 4 关全部通过可解性验证
   图形界面与动画
   Coding Agent
   编写 Pygame 主程序：箭头绘制、信息栏、开始 / 通关 / 失败界面、飞行动画
   结构清晰可直接运行，中文显示依赖 SysFont
   发现 SysFont 在本机枚举字体时报错，改为按字体文件路径加载，兼容性更稳
   调试与状态管理
   Coding Agent
   排查 “通关后误进入菜单” 等问题
   定位到进入下一关后旧界面按钮仍残留、点击被误判
   修正 load_level 重建按钮、失败界面禁止进入下一关等逻辑，并补充冒烟测试

说明：以上均为真实开发过程中 AI 参与并经过人工判断、修改的环节；并非项目完成后一次性虚构。

5. 测试结果
   采用自动化测试 + 手工试玩结合的方式。自动化测试见 tests/test_logic.py（核心逻辑）与 tests/smoke_game.py（界面交互流程）。以下为主要测试项：
   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
   箭头沿方向飞离棋盘并被消除
   ✅ 通过
   T02
   点击前方有阻挡的箭头
   箭头不消失，失误次数减 1
   箭头抖动变红，失误次数减 1
   ✅ 通过
   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
   正常飞出，无异常
   ✅ 通过
   T04
   消除本关全部箭头
   显示通关并进入下一关
   显示 “通关！”，点击「下一关」进入下一关
   ✅ 通过
   T05
   失误次数耗尽
   显示失败并允许重新开始
   显示 “失败！”，可「重新开始」
   ✅ 通过
   T06
   游戏进行中重新开始
   箭头布局和失误次数恢复
   棋盘与失误次数恢复初始状态
   ✅ 通过
   T07
   4 个关卡可通关性
   全部存在合理通关顺序
   求解器验证全部可解，且逐关试玩通过
   ✅ 通过

自动化测试运行示例：
PASS test_all_levels_solvable
PASS test_is_blocked_directions
...
共 9 项测试全部通过。
冒烟测试全部通过。

7. 心得体会
   AI 是高效的 “结对开发者”：借助 AIGC 快速搭出可运行的界面和路径检测代码，把精力集中在游戏规则设计和逻辑正确性上，开发效率明显提升。
   AI 的代码必须自己读懂并验证：AI 生成的四方向检测最初没考虑边界和空格的 None 情况，几版关卡也出现了无解死锁。通过求解器、单元测试和实际试玩来验证，才能保证程序正确、可通关。
   状态管理是这类小游戏的重点：开始、游戏中、通关、失败四种状态的切换，以及 “进入下一关后按钮残留导致误触” 这类问题，提醒我在交互状态上要做仔细的梳理与测试。
   测试要自动化与手工结合：把路径检测和 “可通关性” 写成自动化测试，能快速回归；再逐关手工试玩，确认界面、动画和手感符合预期。