张馨恬软工第二次作业

项目	内容
这个作业属于哪个课程	<202601软件工程>
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	<102401603>
GitHub 仓库	https://github.com/daezxt/arrow-game/tree/main

一、项目展示

1. 开始界面

2. 游戏过程

3. 通关界面

4. 失败界面

6. 完整游戏展示

https://www.bilibili.com/video/BV1vyei6mESA/?spm_id_from=333.1387.homepage.video_card.click&vd_source=ad723da571f806de623426f87cb2d711

二、项目介绍

1. 游戏简介

本项目实现了一个“一箭又一箭”风格的点击式解谜小游戏。玩家需要观察棋盘中火箭的方向和相互阻挡关系，按照正确顺序点击火箭，使火箭依次飞出棋盘。若火箭前方没有其他火箭阻挡，则飞出并被消除；若前方存在其他火箭，则无法飞出，并产生碰撞反馈，同时消耗一次失误次数。

2. 游戏规则

棋盘中包含若干火箭，方向分为上、下、左、右四种。
玩家通过鼠标点击选择火箭。
点击火箭后，程序检查该火箭前进方向上是否被其他火箭阻挡。
若前方无阻挡，火箭飞出棋盘并消失。
若前方有阻挡，火箭不能消失，并给出明显碰撞反馈。
点击被阻挡的火箭会消耗一次失误机会。
清除本关全部火箭后，进入下一关。
失误次数耗尽时，本关失败，可以重新开始。
游戏提供重新开始按钮，可将当前关卡恢复到初始状态。
全部关卡通关后，从头开始。

3. 界面设计

游戏界面主要包括：

开始界面：显示游戏标题、开始按钮、操作说明。
游戏界面：显示当前关卡、棋盘、剩余火箭数量、剩余失误次数、右下角重新开始按钮。
结果界面：显示通关或失败信息，并提供进入下一关或重新开始按钮。

界面采用渐变背景、圆角卡片、阴影和按钮悬停效果，整体风格统一。

4. 主要功能

图形化游戏界面，包含开始界面、游戏界面、通关界面和失败界面；
棋盘中显示上、下、左、右四种方向的火箭；
鼠标点击火箭进行交互，飞出或者碰撞；
实现路径阻挡检测，正确判断火箭前方是否有其他火箭；
火箭飞出动画：可飞出的火箭沿方向飞出屏幕后消失；
碰撞反馈动画：被阻挡的火箭会左右晃动；
失误次数统计与显示，失误次数耗尽后本关失败；
设计 5 个可正常通关的关卡，棋盘为 5×5；
支持通关后进入下一关、失败后重新开始、游戏中重新开始；
全部通关后从头开始。

5. 项目特色

使用 5×5 棋盘，5 个关卡，遮挡层次逐渐加深；
每个火箭随机分配一种颜色，整局固定，界面更活泼；
火箭带描边和细节（机身、机头、尾翼、尾焰、舷窗）；
四个方向的火箭由同一个朝上的火箭旋转得到，形状完全一致；
界面美化：渐变背景、圆角卡片、阴影、按钮悬停变色；
飞出动画：火箭沿方向飞出屏幕后消失，而不是瞬间消失；
碰撞反馈：被阻挡的火箭左右晃动。

三、实现思路

1. 开发环境

操作系统：Windows 11
编程语言：Python 3.13
图形库：Pygame 2.6.1
开发工具：VS Code
AIGC 工具：DeepSeek

2. 项目结构

arrow-game/
├── main.py
├── levels.py
└── README.md

3. 火箭与方向的表示

本项目使用二维数组表示整个棋盘，每个格子存储一个方向字符串或 None。None 表示该格子为空，没有火箭。

方向使用字符串表示：

'U'  # 上
'D'  # 下
'L'  # 左
'R'  # 右

例如，一关的棋盘数据如下：

LEVELS = [
    [
        ['U', 'U', None, 'U', 'U'],
        ['L', None, 'R', None, 'R'],
        [None, 'D', 'R', 'U', None],
        ['L', None, 'L', None, 'R'],
        ['D', 'D', None, 'D', 'D'],
    ],
    ...
]

棋盘为 5×5，board[r][c] 表示第 r 行第 c 列的格子：

如果 board[r][c] 是 'U'、'D'、'L'、'R'，说明该格有对应方向的火箭；
如果 board[r][c] 是 None，说明该格为空。

绘制时，根据 board[r][c] 的方向，把同一个朝上的火箭 Surface 旋转到对应方向，再画到格子中心。

4. 路径检测方法

路径检测是游戏的核心逻辑。点击某个火箭后，根据火箭方向判断其前方是否存在其他火箭。

基本思路：

获取当前火箭的行、列、方向；
根据方向确定检测路径：
- 向上：同一列，行号减小；
- 向下：同一列，行号增大；
- 向左：同一行，列号减小；
- 向右：同一行，列号增大；
从当前火箭位置出发，沿对应方向逐格检查；
如果遇到其他火箭，则说明被阻挡，返回 False；
如果直到边界都没有遇到其他火箭，则说明可以飞出，返回 True。

实际代码如下：

def can_fly(self, r, c):
    arrow = self.board[r][c]
    if arrow is None:
        return False

    if arrow == 'U':
        for i in range(r - 1, -1, -1):
            if self.board[i][c] is not None:
                return False
    elif arrow == 'D':
        for i in range(r + 1, self.rows):
            if self.board[i][c] is not None:
                return False
    elif arrow == 'L':
        for j in range(c - 1, -1, -1):
            if self.board[r][j] is not None:
                return False
    elif arrow == 'R':
        for j in range(c + 1, self.cols):
            if self.board[r][j] is not None:
                return False
    return True

说明：

向上检测时，使用 range(r - 1, -1, -1)，从当前行的上一行开始，一直检查到第 0 行；
向下检测时，使用 range(r + 1, self.rows)，从当前行的下一行开始，一直检查到最后一行；
向左检测时，使用 range(c - 1, -1, -1)，从当前列的左边一列开始，一直检查到第 0 列；
向右检测时，使用 range(c + 1, self.cols)，从当前列的右边一列开始，一直检查到最后一列。

边界处理：

range 的结束位置使用 -1 或 self.rows / self.cols，保证不会越界；
如果路径上全是 None，循环结束后返回 True，表示可以飞出；
如果中途遇到非 None，立即返回 False，表示被阻挡。

5. 碰撞反馈实现

当火箭被阻挡时，本项目通过晃动给出反馈，同时失误次数减 1。

实际实现方式：

在 animations 列表里记录一个 shake 动画，包含格子位置和计时；
点击被阻挡的火箭时，把该火箭的 (r, c) 和 "shake": True 加入 animations；
每帧在 update_animations 里让 anim["t"] 增加，超过 0.4 秒后移除；
绘制时，如果发现当前格子是晃动动画，就根据 anim["t"] 的奇偶左右偏移，形成晃动效果。

6. 飞出动画实现

原来火箭飞出时是瞬间消失，后来改成沿方向飞出屏幕后再消失。

实现方式：

点击可飞出的火箭时，从 board 里移除该火箭，同时把 (r, c, dir) 加入 animations，"shake" 为 False；
绘制时，棋盘只画没有动画的火箭；动画层单独画所有动画中的火箭；
飞出动画按 speed = 1200 像素/秒沿方向移动，anim["t"] 超过 1.5 秒后移除。

7. 关卡表示与切换

本项目使用二维数组表示关卡。每个关卡是一个 5×5 的二维列表，格子中存储方向字符串或 None。所有关卡统一使用 3 次失误机会。

关卡数据示例：

LEVELS = [
    [
        ['U', 'U', None, 'U', 'U'],
        ['L', None, 'R', None, 'R'],
        [None, 'D', 'R', 'U', None],
        ['L', None, 'L', None, 'R'],
        ['D', 'D', None, 'D', 'D'],
    ],
    ...
]

关卡加载逻辑：

def load_level(self, index):
    raw = LEVELS[index]
    self.board = [row[:] for row in raw]
    self.rows = len(self.board)
    self.cols = len(self.board[0])
    self.mistakes_left = 3
    self.remaining = sum(1 for row in self.board for cell in row if cell)

    palette = [...]
    self.colors = {}
    for r in range(self.rows):
        for c in range(self.cols):
            if self.board[r][c] is not None:
                self.colors[(r, c)] = random.choice(palette)

说明：

LEVELS[index] 取出对应关卡；
使用 row[:] 复制每一行，避免直接修改原始关卡数据；
加载时重置失误次数、剩余火箭数、火箭颜色和动画状态；
游戏状态切换到 "playing"。

通关与切换：

每次成功消除一个火箭后，remaining 减 1；
如果 remaining 为 0，把状态切换为 "win"；
通关界面显示“下一关”按钮，点击后 level_index 加一，加载下一关；
如果是最后一关，状态切换为 "all_win"，显示“恭喜通关”界面。

失败与重新开始：

每次被阻挡时，失误次数减 1；
如果失误次数达到 0，把状态切换为 "lose"；
失败界面显示“重新开始”按钮，点击后重新加载当前关卡。

游戏中也可以点击右下角“重新开始”按钮，将当前关卡恢复到初始状态。

8. 游戏状态管理

本项目使用一个全局变量 scene 来表示当前游戏状态，通过判断 scene 的值来决定绘制哪个界面、响应哪些点击事件。

状态定义：

scene = "start"     # 开始界面
scene = "playing"   # 游戏中
scene = "result"    # 通关或失败
scene = "all_win"   # 全部通关

四个状态分别对应：

"start"：开始界面；
"playing"：游戏中；
"result"：通关或失败；
"all_win"：全部通关。

状态切换逻辑：

点击“开始游戏”按钮时，level_index 重置为 0，创建 Game(0)，状态切换为 "playing"；
在游戏中，如果 remaining 为 0，状态切换为 "result"，result_win = True；
在游戏中，如果 mistakes_left 为 0，状态切换为 "result"，result_win = False；
点击“下一关”按钮时，如果还有下一关，level_index 加一，进入下一关；否则状态切换为 "all_win"；
点击“重新开始”按钮时，调用 restart() 重新加载当前关卡；
点击“从头开始”按钮时，重新创建 Game(0)，状态切换为 "playing"。

主循环里根据状态决定绘制内容：

if scene == "start":
    start_btn = draw_start_screen(screen)
elif scene == "playing":
    draw_gradient_background(screen)
    update_animations(game, dt)
    draw_hud(screen, game)
    restart_btn = draw_board(screen, game)
elif scene == "result":
    result_btn = draw_result_screen(screen, game, result_win)
elif scene == "all_win":
    all_win_btn = draw_all_win_screen(screen)

说明：

开始界面和游戏界面分开绘制；
通关、失败和全部通关界面独立绘制；
点击事件也按状态分发，避免在开始界面误触棋盘逻辑。

四、AIGC 使用过程

AIGC 使用记录 1

项目	内容
子任务	环境配置与 Pygame 兼容性问题
借助何种 AIGC 技术	DeepSeek
我的提问 / 要求	运行 `python main.py` 时报 `ModuleNotFoundError: No module named 'pygame'`，以及 `SysFont` 在 Windows 上读字体注册表报 `TypeError`
AI 实现或提供了什么	建议先激活 `.venv` 再运行，或者直接用 `.venv\Scripts\python.exe main.py`；对于 `SysFont` 报错，建议改用 `pygame.font.Font("C:/Windows/Fonts/simhei.ttf", size)`
效果如何	虚拟环境用对后 pygame 能正常导入；字体改用文件路径后不再报错
人工修改	把 `FONT_PATH` 固定为 `C:/Windows/Fonts/simhei.ttf`，并确认 Windows 上存在该字体

AIGC 使用记录 2

项目	内容
子任务	火箭绘制与方向一致性
借助何种 AIGC 技术	DeepSeek
我的提问 / 要求	左右方向的火箭和上下方向的火箭长得不一样，机头和机身分离
AI 实现或提供了什么	建议只画一个朝上的火箭 Surface，然后用 `pygame.transform.rotate` 旋转到对应方向，四个方向形状完全一致
效果如何	四个方向火箭形状统一，不再出现机头机身分离
人工修改	加入 `_rocket_cache` 缓存，同一颜色只生成一次，避免每帧重复旋转

AIGC 使用记录 3

项目	内容
子任务	飞出动画
借助何种 AIGC 技术	DeepSeek
我的提问 / 要求	火箭飞出棋盘时，不想让它瞬间消失，想做成沿方向飞出的动画
AI 实现或提供了什么	建议用 `animations` 列表记录正在飞出的火箭，每帧更新坐标，飞出屏幕后删除；并提醒棋盘绘制要跳过正在动画的格子
效果如何	动画比较自然，火箭沿方向飞出屏幕后消失
人工修改	调整 `speed = 1200`，动画时长 1.5 秒，并加入 `anim_cells` 避免重复绘制

AIGC 使用记录 4

项目	内容
子任务	界面美化
借助何种 AIGC 技术	DeepSeek
我的提问 / 要求	界面太单调，想加渐变背景、圆角卡片、阴影和按钮悬停效果
AI 实现或提供了什么	给出了渐变背景逐行绘制、圆角卡片用 `border_radius`、阴影用偏移矩形、按钮悬停用 `mouse.get_pos()` 判断的方案
效果如何	整体风格统一，视觉上比纯色界面好很多
人工修改	调整了配色（淡蓝渐变、白色卡片、蓝色/绿色按钮），并统一了字体和间距

AIGC 使用记录 5

项目	内容
子任务	关卡设计
借助何种 AIGC 技术	DeepSeek
我的提问 / 要求	第 2 关有两个火箭互相卡住，无法通关；想把关卡改复杂但不能有无法出去的
AI 实现或提供了什么	分析了互锁原因（同一行/列两个火箭面对面），给出了避免互锁的设计原则，并提供了 5 个可通关关卡
效果如何	5 个关卡都能正常通关，遮挡层次逐渐加深
人工修改	逐关试玩验证，确认每关都有合理通关顺序

五、测试结果

1. 测试环境

操作系统：Windows 11
Python 版本：Python 3.13
图形库版本：Pygame 2.6.1
运行方式：在项目目录下执行 python main.py

2. 测试用例与结果

编号	测试内容	预期结果	实际结果	是否通过
T01	点击前方无阻挡的火箭	火箭飞出棋盘并消失	火箭沿方向飞出，飞出屏幕后消失	通过
T02	点击前方有阻挡的火箭	火箭不消失，失误次数减 1	火箭左右晃动，失误次数减 1	通过
T03	点击位于边缘且朝向棋盘外的火箭	火箭正常消失，不发生越界错误	火箭正常飞出，无越界报错	通过
T04	消除本关全部火箭	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！”，点击“重新开始”恢复	通过
T06	游戏进行中重新开始	火箭布局和失误次数恢复	点击“重新开始”后布局和失误次数都恢复	通过

3. 补充测试

除 T01–T06 外，还进行了以下补充测试：

连续点击同一个能飞出的火箭：第一次飞出后，该格子变为空，再次点击不再有反应；
点击空白格子：不触发任何操作；
点击棋盘外区域：不触发任何操作，游戏状态不受影响；
多次重新开始：关卡布局和失误次数都能正确恢复；
窗口关闭：点击右上角关闭按钮，程序正常退出。

4. 测试结论

经过测试，本项目的基础功能均能正常运行：

开始界面、游戏界面、通关界面、失败界面和全部通关界面显示正常；
四种方向的火箭都能正确显示和响应点击；
路径判断正确，能区分前方是否有火箭阻挡；
位于边缘、朝向棋盘外的火箭能正常飞出，没有出现越界错误；
被阻挡的火箭会晃动，并消耗一次失误机会；
5 个关卡都经过实际试玩，均能正常通关；
失误次数耗尽后显示“失败”，可以重新开始；
游戏中可以随时重新开始，状态能正确恢复。

测试过程中发现并修复的问题：

火箭飞出动画最初没有显示，原因是 board 里已经清空、绘制循环找不到火箭；改为动画层独立绘制后修复；
左右方向火箭机头机身分离，改为统一朝上绘制再旋转后修复；
第 2 关曾有两个火箭互锁，重新设计关卡后修复。

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	1.5	-0.5
Python 与图形库学习	2	2	0
游戏界面实现	2	2.5	+0.5
路径与碰撞逻辑实现	3	2	-1
关卡设计	2	2.5	+0.5
AIGC 辅助开发	4	3	-1
测试与修改	3	3	0
README 与博客撰写	1	1	0
合计	19	17.5	-1.5

七、心得体会

1. AIGC 带来的帮助

帮我快速了解 Pygame 的基本用法，包括窗口创建、事件循环、绘制图形和文字；
帮我生成路径检测的初版代码，让我先有一个可运行的版本，再在此基础上修改；
帮我设计关卡的数据结构，确定用二维数组存储方向和空位；
帮我定位路径检测中的越界问题、字体加载问题、虚拟环境问题；
帮我实现火箭绘制、碰撞晃动、飞出动画和界面美化；
帮我想界面美化的方向，给出渐变背景、圆角卡片、按钮悬停等建议；
帮我分析关卡互锁原因，给出可通关的关卡设计。

2. 遇到的问题

虚拟环境没激活，导致 ModuleNotFoundError: No module named 'pygame'；
pygame.font.SysFont 在 Windows 上读字体注册表报 TypeError，改用字体文件路径解决；
左右方向火箭机头机身分离，改为统一朝上绘制再旋转后解决；
飞出动画最初没有显示，改为动画层独立绘制后解决；
第 2 关曾有两个火箭互锁，重新设计关卡后解决；
通关后闪退，排查后确认是场景切换逻辑问题，调整后解决。

3. 我的收获

这是我第一次使用 Python 和 Pygame 开发一个完整的小游戏。从环境配置、虚拟环境激活，到路径检测、动画实现、界面美化，每一步都遇到了不同的问题。AI 帮我快速搭起了可运行的框架，但真正让程序稳定、好玩、好看的，还是自己反复试玩、调试和修改。

我学会了：

如何用二维数组表示棋盘和关卡；
如何用方向字符串和循环实现路径检测；
如何用 animations 列表管理飞出和晃动动画；
如何用 pygame.transform.rotate 保持四个方向形状一致；
如何用渐变、圆角、阴影、悬停美化界面；
如何设计可通关、有层次、不互锁的关卡。

这次作业让我对 Pygame 和游戏开发流程有了完整的认识，也让我更清楚 AI 能帮什么、自己必须做什么。

posted on 2026-09-20 19:43 大鹅zxt 阅读(12) 评论(0) 收藏举报