软件工程第二次作业

2026秋软件工程个人作业（第二次）——“一箭又一箭”小游戏

作业信息

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 152402217
GitHub 仓库 <arrow-game>

一、项目展示

1. 开始界面

image

2. 游戏过程

QQ20260919-215726

3. 通关界面

image

4. 失败界面

image

5. 完整游戏展示

二、项目介绍

1. 游戏简介

本项目实现了一个“一箭又一箭”风格的点击式箭头解谜小游戏。玩家需要观察棋盘中箭头的方向和相互阻挡关系，按照正确顺序点击箭头，使箭头依次飞出棋盘。若箭头前方没有其他箭头阻挡，则箭头飞出并被消除；若前方存在其他箭头，则箭头无法飞出，并产生碰撞反馈，同时消耗一次失误次数。

2. 游戏规则

  • 棋盘中包含若干箭头，方向分为上、下、左、右四种。
  • 玩家通过鼠标点击选择箭头。
  • 点击箭头后，程序检查该箭头前进方向上是否被其他箭头阻挡。
  • 若前方无阻挡，箭头飞出棋盘并消失。
  • 若前方有阻挡，箭头不能消失，并给出明显碰撞反馈。
  • 点击被阻挡的箭头会消耗一次失误机会。
  • 清除本关全部箭头后，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。

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、操作说明等。
  • 游戏界面：显示当前关卡、棋盘、剩余箭头数量、剩余失误次数、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。

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、右四种方向的箭头；
  • 鼠标点击箭头进行交互，飞出或者碰撞；
  • 实现路径阻挡检测，正确判断箭头前方是否有其他箭头；
  • 箭头飞出动画：可飞出的箭头沿方向飞出棋盘后消失；
  • 碰撞反馈动画：被阻挡的箭头会晃动并变红；
  • 失误次数统计与显示，失误次数耗尽后本关失败；
  • 设计 3 个可正常通关的关卡，棋盘为 7×7；
  • 支持通关后进入下一关、失败后重新开始、游戏中重新开始；
  • 提供“返回主界面”按钮，可回到开始界面；

5. 项目特色

  • 使用 7×7 大小棋盘，增加箭头数量；
  • 美工配色灵感来自于韦斯.安德森导演的作品《布达佩斯大饭店》。界面采用复古梦幻风格，配色以奶油粉、酒红、金色为主，棋盘和结果界面使用圆角卡片与金色边框，整体风格统一；
  • 开始界面使用在网络上找到的一张天空照片作为背景，十分梦幻，符合游戏配色基调。
  • 开始界面增加引用自《伊萨卡岛》的诗句，既符合游戏主题让箭飞出，也表达了对于玩游戏的用户的祝福；
  • 添加点击、飞出、碰撞三种音效，增强操作反馈；
  • 添加箭头飞出的动画效果。

三、实现思路

1. 开发环境

  • 操作系统：Windows 11
  • 编程语言：Python 3.14.7
  • 图形库：Pygame-ce 2.5.8
  • 开发工具：VS Code
  • AIGC 工具：DeepSeek、豆包

2. 项目结构

arrow-game/
├── main.py
├── assets/
│   └── menu_bg.jpg
└── README.md

3. 箭头与方向的表示

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，没有箭头。

方向使用字符串表示：

UP = "up"
DOWN = "down"
LEFT = "left"
RIGHT = "right"

例如，一关的棋盘数据如下：

LEVELS = [
    [
        [RIGHT, None, None, None, None, UP, None],
        [None, None, None, DOWN, None, None, None],
        [None, LEFT, None, None, None, None, None],
        [None, None, None, None, RIGHT, None, None],
        [None, None, UP, None, None, None, None],
        [None, None, None, None, None, DOWN, None],
        [None, LEFT, None, None, None, None, None],
    ],
    ...
]

棋盘为 7×7，board[r][c] 表示第 r 行第 c 列的格子：

  • 如果 board[r][c] 是 "up"、"down"、"left"、"right"，说明该格有对应方向的箭头；
  • 如果 board[r][c] 是 None，说明该格为空。

每个方向对应一个显示符号：

ARROW_SYMBOL = {
    UP: "↑",
    DOWN: "↓",
    LEFT: "←",
    RIGHT: "→",
}

绘制时，根据 board[r][c] 的方向取出对应符号，再画到对应格子的中心位置。

4. 路径检测方法

路径检测是游戏的核心逻辑。点击某个箭头后，根据箭头方向判断其前方是否存在其他箭头。

基本思路：

  1. 获取当前箭头的行、列、方向；
  2. 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；
  3. 从当前箭头位置出发，沿对应方向逐格检查；
  4. 如果遇到其他箭头，则说明被阻挡，返回 False；
  5. 如果直到边界都没有遇到其他箭头，则说明可以飞出，返回 True。

实际代码如下：

def can_fly_out(board, row, col, direction):
    if direction == UP:
        for r in range(row - 1, -1, -1):
            if board[r][col] is not None:
                return False
        return True
    if direction == DOWN:
        for r in range(row + 1, ROWS):
            if board[r][col] is not None:
                return False
        return True
    if direction == LEFT:
        for c in range(col - 1, -1, -1):
            if board[row][c] is not None:
                return False
        return True
    if direction == RIGHT:
        for c in range(col + 1, COLS):
            if board[row][c] is not None:
                return False
        return True
    return False

说明：

  • 向上检测时，使用 range(row - 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(row + 1, 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(col - 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(col + 1, 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 ROWS / 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

当箭头被阻挡时，本项目通过晃动、变色和音效三种方式给出反馈，同时失误次数减 1(在游戏里表现为累计失误次数+1）。

实际实现方式：

  • 在全局维护两个变量 shake_cell 和 shake_timer；
  • 点击被阻挡的箭头时，记录该箭头的格子 (row, col) 到 shake_cell，并把 shake_timer 设为 20；
  • 每一帧在主循环中让 shake_timer 减 1，减到 0 时清空 shake_cell；
  • 绘制箭头时，如果发现当前格子是 shake_cell，就根据 shake_timer 的奇偶左右偏移，形成晃动效果，并把颜色改成红色。

相关代码：

shake_cell = None
shake_timer = 0

def draw_arrow(row, col, direction):
    ...
    cx = BOARD_X + col * CELL_SIZE + CELL_SIZE // 2
    cy = BOARD_Y + row * CELL_SIZE + CELL_SIZE // 2

    if shake_cell == (row, col):
        cx += 5 if (shake_timer // 3) % 2 == 0 else -5

    color = ERROR_COLOR if shake_cell == (row, col) else ARROW_COLORS[direction]
    ...

    if shake_timer > 0:
        shake_timer -= 1
        if shake_timer == 0:
            shake_cell = None

说明：

  • shake_timer 控制晃动持续帧数，数值越大晃动越久；
  • (shake_timer // 3) % 2 决定当前帧向左还是向右偏移，形成左右晃动；
  • 偏移量 5 像素，幅度不大但能明显看到；
  • 同时把箭头颜色改成 ERROR_COLOR，让玩家更容易注意到这次点击是无效的；
  • 触发碰撞时还会播放 SOUND_BLOCK 音效，并让失误次数加一。

6. 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 7×7 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 = [
    [
        [RIGHT, None, None, None, None, UP, None],
        [None, None, None, DOWN, None, None, None],
        [None, LEFT, None, None, None, None, None],
        [None, None, None, None, RIGHT, None, None],
        [None, None, UP, None, None, None, None],
        [None, None, None, None, None, DOWN, None],
        [None, LEFT, None, None, None, None, None],
    ],
    ...
]

MAX_MISTAKES = 3

关卡加载逻辑：

def load_level(index):
    global board, selected, mistakes, state, shake_cell, shake_timer
    board = [row[:] for row in LEVELS[index]]
    selected = None
    mistakes = 0
    state = STATE_PLAYING
    shake_cell = None
    shake_timer = 0

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；
  • 加载时重置选中状态、失误次数、碰撞状态；
  • 游戏状态切换到 STATE_PLAYING。

通关与切换：

  • 每次成功消除一个箭头后，调用 count_arrows() 统计剩余箭头；
  • 如果剩余箭头为 0，把状态切换为 STATE_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，显示“恭喜，全部通关！”，并提供“重新开始”和“退出”按钮。

失败与重新开始：

  • 每次被阻挡时，失误次数加一；
  • 如果失误次数达到 MAX_MISTAKES，把状态切换为 STATE_LOSE；
  • 失败界面显示“重新开始本关”按钮，点击后重新加载当前关卡。

游戏中也可以点击“重新开始”按钮，将当前关卡恢复到初始状态；点击“返回主界面”按钮则回到开始界面。

7. 游戏状态管理

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

状态定义：

STATE_MENU = "menu"
STATE_PLAYING = "playing"
STATE_WIN = "win"
STATE_LOSE = "lose"

state = STATE_MENU

四个状态分别对应：

  • STATE_MENU：开始界面；
  • STATE_PLAYING：游戏中；
  • STATE_WIN：通关；
  • STATE_LOSE：失败。

状态切换逻辑：

  • 点击“开始游戏”按钮时，level_index 重置为 0，调用 load_level() 加载第一关，状态切换为 STATE_PLAYING；
  • 在游戏中，如果剩余箭头为 0，状态切换为 STATE_WIN；
  • 在游戏中，如果失误次数达到 MAX_MISTAKES，状态切换为 STATE_LOSE；
  • 点击“下一关”按钮时，如果还有下一关，level_index 加一，调用 load_level() 进入下一关；
  • 点击“重新开始本关”按钮时，调用 load_level(level_index) 重新加载当前关卡；
  • 点击“返回主界面”按钮时，状态切换为 STATE_MENU。

主循环里根据状态决定绘制内容：

    if state == STATE_MENU:
        draw_menu()
    else:
        draw_board()
        draw_ui()
        if state == STATE_WIN:
            draw_win_screen()
        elif state == STATE_LOSE:
            draw_lose_screen()

说明：

  • 开始界面和游戏界面分开绘制；
  • 通关和失败界面在游戏界面上叠加半透明遮罩和结果卡片；
  • 点击事件也按状态分发，避免在开始界面误触棋盘逻辑。

用 state 变量管理状态的好处是实现简单、逻辑集中，适合这种规模的小游戏。

四、AIGC 使用过程

AIGC 使用记录 1

项目 内容
子任务 字体统一与界面美化
借助何种 AIGC 技术 deepseek
我的提问 / 要求 游戏里字体不好看，并让界面风格更精致，想用类似宋体
AI 实现或提供了什么 建议用字体文件路径加载系统字体，给出了 pygame.font.Font("C:/WINDOWS/FONTS/SIMSUN.TTC", 大小) 的写法，并提醒箭头符号可能不在新宋体里，需要单独指定字体
效果如何 游戏界面文字统一成新宋体，但箭头符号一开始显示成方框
人工修改 把箭头单独用 pygame.font.SysFont("microsoftyahei", 48) 渲染，其他文字统一用新宋体，问题解决

AIGC 使用记录 2

项目 内容
子任务 箭头颜色区分
借助何种 AIGC 技术 deepseek
我的提问 / 要求 箭头全是黄色，太单调，想让不同方向的箭头用不同颜色
AI 实现或提供了什么 建议用字典把方向映射到颜色，给出 ARROW_COLORS = {"up": ..., "down": ..., "left": ..., "right": ...} 的写法
效果如何 箭头按方向分色，界面更清晰，也更容易分辨方向
人工修改 结合复古梦幻风格，把颜色调整为薄荷绿、酒红、金色、酒店粉，并和选中、碰撞时的颜色区分开

AIGC 使用记录 3

项目 内容
子任务 界面美化
借助何种 AIGC 技术 豆包
我的提问 / 要求 想把界面做成布达佩斯大饭店那种复古梦幻风格，请给配色和布局建议
AI 实现或提供了什么 给出了奶油粉、酒红、金色为主的配色方案，以及圆角卡片、金色边框、按钮样式等建议 。并且生成了实际参考效果图。
效果如何 整体风格统一，视觉上比纯色且丑陋的界面好很多
人工修改 参考了配色以及布局建议，上面填写文字由我改动，没有使用ai方案。以及挑选了合适并可实现的功能进行了画面布局上的更改。

AIGC 使用记录 4

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 箭头飞出棋盘时，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 建议用一个列表记录正在飞出的箭头，每帧更新它们的坐标，飞出窗口后删除
效果如何 方案可用，动画比较自然
人工修改 调整了飞行速度 speed = 12，并加入边界判断，箭头完全飞出窗口后再从列表中移除

五、测试结果

1. 测试环境

  • 操作系统：Windows 11
  • Python 版本：Python 3.14.7
  • 图形库版本：Pygame-ce 2.5.8
  • 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 点击前方无阻挡的箭头 箭头飞出棋盘并消失 箭头沿方向飞出，飞出窗口后消失 通过
T02 点击前方有阻挡的箭头 箭头不消失，失误次数减 1 箭头红色晃动，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 箭头正常飞出，无越界报错 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！”，点击“重新开始本关”恢复 通过
T06 游戏进行中重新开始 箭头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箭头：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，选中状态被清除；
  • 点击棋盘外区域：不触发任何操作，游戏状态不受影响；
  • 通关最后一关：显示“恭喜，全部通关！”，同时出现“重新开始”和“退出”两个按钮；
  • 点击“退出”按钮：程序正常退出，没有报错；
  • 游戏中点击“返回主界面”：回到开始界面，再次点击“开始游戏”会从第一关重新开始；
  • 失误次数达到 3 次后：显示“失败！”，点击“重新开始本关”后失误次数重置为 0；
  • 多次重新开始：关卡布局和失误次数都能正确恢复，没有出现残留状态；
  • 窗口关闭：点击右上角关闭按钮，程序正常退出，没有卡死；
  • 不同窗口大小：调整窗口尺寸后，棋盘和按钮位置正常，文字没有明显重叠。

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、通关界面和失败界面显示正常；
  • 四种方向的箭头都能正确显示和响应点击；
  • 路径判断正确，能区分前方是否有箭头阻挡；
  • 位于边缘、朝向棋盘外的箭头能正常飞出，没有出现越界错误；
  • 被阻挡的箭头会晃动、变红，并消耗一次失误机会；
  • 3 个关卡都经过实际试玩，均能正常通关；
  • 通关后能进入下一关，最后一关通关后显示“恭喜，全部通关！”；
  • 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或返回主界面，状态能正确恢复。

测试过程中发现并修复的问题：

  • 碰撞动画最初没有复位，箭头会停在偏移位置，加入计时器后恢复正常；
  • 部分关卡最初设计不合理，存在无法通关的情况，重新设计后已验证可通关。

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 -1
Python 与图形库学习 2 2 0
游戏界面实现 1 0.5 -0.5
路径与碰撞逻辑实现 3 1 -2
关卡设计 1 1 0
AIGC 辅助开发 4 3 -1
测试与修改 3 3 0
README 与博客撰写 1 2 +1
合计 17 13.5 -3.5

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，以及方向判断错误；
  • 帮我实现碰撞晃动、飞出动画和音效；
  • 帮我想界面美化的方向，给出配色、圆角卡片、按钮样式等建议；

2. 遇到的问题

  • git一开始安装失败，登录弹窗卡住呈透明空白状态；
  • 提示文字的位置不对，没有在格子的正中间；
  • 碰撞动画最初没有考虑结束后复位，箭头会停在偏移位置；
  • 对 Pygame 的事件循环不熟悉，一开始不清楚 MOUSEBUTTONDOWN 和坐标转换的关系；
  • 字体和箭头符号不统一，部分字符显示成方框，后来单独给箭头指定了字体；
  • 窗口尺寸调整后，棋盘和按钮位置一度错乱，需要重新调整布局参数。

3. 我的收获

这是我第一次使用python以及pygame来开发一个简单的小游戏。首先，为了和github比较好的搭配，我安装了git。在安装的时候遇到了问题，卡住不能登录，最后是使用了token来解决的。这是继上次hugging face体验之后第二次使用token。在AI的帮助下，我一步一步的先搭起来简单的小程序功能，实现了箭头的检测和飞离。在基础界面都保证完成且可用后，我开始了漫长而折磨的调整过程。为了让游戏更美观一些，我将界面的总体风格调整后，出现了文字位置混乱等错误。经过无数次反复的调整，报错，我一点点的将每一个按钮，每一行提示文字调整到了正确且美观的位置上。我在游戏的主界面用风景照片来作为背景，一定程度上丰富了游戏的视觉效果。而后，添加了一点附加功能--即给点击按钮和箭头添加音效，以及增加箭头飞走的动画--原来的版本是箭头直接消失。

总之，这是一次全新的尝试和体验，也让我进一步了解到pygame的使用方法和游戏开发的相关流程和可能遇见的问题。对个人有着很大提升作用的一次经历。

posted @ 2026-09-19 23:59  illusion111  阅读(17)  评论(0)    收藏  举报