2026 秋软件工程个人作业（第二次）

作业信息

项目内容	内容
这个作业属于哪个课程	H202601软件工程与软件工程实践
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	052402234
GitHub 仓库	https://github.com/monkery-king-nice/one-arrow-after-another

1.项目展示

1.1 游戏运行视频

为了更加直观地展示游戏的实际运行效果，我录制了游戏运行过程，包括开始游戏、箭头移动、碰撞反馈、关卡切换以及最终通关等过程。

点击观看“一箭又一箭”游戏运行演示视频

1.2 开始界面

1.3 游戏过程

1.4 通关界面

1.5 失败界面

2. 项目介绍

2.1 游戏规则

“一箭又一箭”是一款基于 Python 和 Pygame 开发的点击式箭头解谜小游戏。游戏采用 8×8 的棋盘作为主要游戏区域，棋盘中会放置不同方向的箭头。

玩家需要观察每个箭头的方向，并点击箭头进行移动：

箭头方向为上、下、左、右四种方向。
点击箭头后，程序会检测箭头沿自身方向到棋盘边缘的路径上是否存在其他箭头。
如果路径上没有其他箭头，当前箭头可以顺利飞出棋盘，并从棋盘中消失。
如果路径上存在其他箭头，则当前箭头会被阻挡，触发碰撞动画，并扣除 1 次失误次数。
玩家每一关初始拥有 3 次失误机会，当失误次数降为 0 后，完成当前碰撞动画即可进入失败界面。
当棋盘上的所有箭头都被成功消除后，即可完成当前关卡并进入下一关。
游戏共设计了 3 个关卡，全部完成后进入最终通关界面。

2.2 界面设计

游戏主要由开始界面、游戏界面和结果界面组成。

开始界面

开始界面用于展示游戏名称、基本玩法说明以及“开始游戏”按钮，玩家点击按钮后进入第 1 关。

游戏界面

游戏界面以 8×8 棋盘为核心区域，棋盘中显示不同方向的箭头，同时在界面上显示当前关卡、分数、剩余失误次数、计时等信息。玩家通过鼠标点击箭头进行解谜。

结果界面

当玩家完成全部关卡后，会进入通关结果界面，显示最终游戏结果、得分和星级评价，并提供重新开始游戏的操作。

2.3 主要功能

本游戏主要实现了以下功能：

箭头点击与方向判断：支持上、下、左、右四个方向的箭头。
路径检测：点击箭头后，检测其前进方向上是否存在其他箭头。
箭头飞出动画：没有障碍时，箭头沿自身方向移动并飞出棋盘。
碰撞反馈动画：箭头被阻挡时，会向障碍箭头移动、发生碰撞并震动，然后沿原路径返回。
失误次数管理：每次点击被阻挡的箭头会消耗 1 次失误机会。
多关卡系统：游戏包含 3 个可通关关卡，完成当前关卡后进入下一关。
计分系统：成功消除箭头可以获得分数，发生错误会扣分，完成关卡还可以获得额外奖励。
计时系统：记录玩家完成关卡所使用的时间，并参与最终评价。
星级评价：根据游戏过程中的表现进行星级评价。
通关与失败判定：根据箭头是否全部消除以及失误次数是否耗尽判断游戏结果。
重新开始功能：在通关或失败后可以重新开始游戏。

2.4 游戏特色

本游戏的主要特色在于规则简单，但需要玩家进行观察和思考。玩家不能只根据箭头本身的方向进行点击，而需要提前判断箭头前方是否存在其他箭头，因此具有一定的解谜和策略性。

此外，游戏加入了箭头飞出、碰撞、返回等动画效果，使操作结果更加直观。针对关卡中可能出现的相互阻挡问题，还增加了关卡可解性验证机制，在开发阶段通过程序模拟箭头消除过程，确保设计的 3 个关卡均能够完成。

在此基础上，游戏进一步加入了分数、计时和星级评价，使玩家除了完成关卡之外，还可以尝试用更少的失误和更短的时间获得更高评价，从而增加游戏的可玩性。

3.实现思路

3.1 箭头和棋盘的表示

本游戏采用 8×8 的二维数组表示游戏棋盘。棋盘中的每一个位置对应一个格子，通过行和列确定箭头的位置。

使用字符串表示当前格子中的箭头方向：

"up"
"down"
"left"
"right"

如果当前格子没有箭头，则使用空字符串 "" 表示。

例如第 1 关的部分数据如下：

LEVEL_1 = [
    ["right", "", "", "", "", "", "", ""],
    ["", "", "", "", "", "", "", "left"],
    ["down", "", "", "", "", "", "", ""],
    ...
]

其中：

LEVEL_1[0][0] = "right"

表示第 1 行第 1 列存在一个向右的箭头；

LEVEL_1[1][7] = "left"

表示第 2 行第 8 列存在一个向左的箭头；

LEVEL_1[2][0] = "down"

表示第 3 行第 1 列存在一个向下的箭头。

因此，一个箭头可以由以下两个信息确定：

箭头位置：行号 + 列号
箭头方向：up / down / left / right

当前实际进行游戏的棋盘使用 BOARD 保存。进入某个关卡时，将原始关卡数据复制到 BOARD：

BOARD = copy.deepcopy(LEVELS[level_index])

这样玩家消除箭头时只修改当前棋盘，不会影响原始关卡数据。

3.2 方向的表示

游戏中共有上、下、左、右四个方向。程序使用 DIRECTIONS 字典统一表示方向：

DIRECTIONS = {
    "up": (0, -1),
    "down": (0, 1),
    "left": (-1, 0),
    "right": (1, 0),
}

在棋盘的行列坐标中，四个方向对应的变化为：

up    ：行 - 1
down  ：行 + 1
left  ：列 - 1
right ：列 + 1

这种表示方式可以将方向转换成统一的坐标变化量，使程序在进行路径检测和箭头移动时都可以使用相同的数据。

例如，当箭头方向为 right 时：

dx, dy = DIRECTIONS["right"]

可以获得对应的方向信息，然后在动画中按照该方向更新箭头的位置。

需要注意的是，棋盘的二维数组坐标和屏幕像素坐标存在区别。棋盘中主要使用“行、列”确定位置，而箭头飞行动画使用 x、y 像素坐标。因此，程序在绘制和动画过程中会将棋盘中的行列位置转换成屏幕坐标。

3.3 关卡的表示

游戏共设计了三个关卡：

LEVEL_1 = [...]
LEVEL_2 = [...]
LEVEL_3 = [...]

LEVELS = [LEVEL_1, LEVEL_2, LEVEL_3]

每一个关卡本质上都是一个 8×8 的二维数组。

程序通过：

current_level

记录当前关卡编号。其中：

0 → 第 1 关
1 → 第 2 关
2 → 第 3 关

进入新关卡时，通过：

load_level(level_index)

加载对应的棋盘数据。

def load_level(level_index):
    global BOARD, current_level
    current_level = level_index
    BOARD = copy.deepcopy(LEVELS[level_index])

同时，进入新关卡还会重新设置本关的失误次数、得分和计时等数据，而整个游戏的累计总分不会被清空。

3.4路径检测算法设计

路径检测的基本思想

本游戏最核心的算法是判断当前点击的箭头能否直接飞出棋盘。

箭头只能沿自身指向的方向移动，因此不需要进行复杂的寻路。程序只需要从当前箭头所在的位置开始，沿箭头指向的方向逐格检查。

基本规则为：

从当前箭头开始
      ↓
按照箭头方向逐格检查
      ↓
检查路径上是否存在其他箭头
   ↙              ↘
存在                不存在
 ↓                    ↓
被其他箭头阻挡        可以飞出棋盘

如果路径上存在其他箭头，则当前箭头不能飞出；如果一直检查到棋盘边界都没有发现其他箭头，则当前箭头可以飞出。

因此，本游戏的路径检测实际上是一个沿行或列进行的线性搜索。

核心路径检测函数

程序使用 can_arrow_exit() 判断当前棋盘中的箭头能否飞出：

def can_arrow_exit(row, col):
    return can_arrow_exit_on_board(BOARD, row, col)

真正执行检测的是 can_arrow_exit_on_board()。

对于向右的箭头，程序从当前箭头右侧的第一个格子开始，一直检查到棋盘边界：

if direction == "right":
    for c in range(col + 1, GRID_SIZE):
        if board[row][c]:
            return False
    return True

其含义是：

当前箭头位于 (row, col)；
从 col + 1 开始检查右侧格子；
如果发现某个格子不为空，说明该位置存在其他箭头；
当前箭头的路径被阻挡，返回 False；
如果一直检查到棋盘边界都没有发现箭头，则返回 True。

其他三个方向采用相同的思想。

向左：

elif direction == "left":
    for c in range(col - 1, -1, -1):
        if board[row][c]:
            return False
    return True

向下：

elif direction == "down":
    for r in range(row + 1, GRID_SIZE):
        if board[r][col]:
            return False
    return True

向上：

elif direction == "up":
    for r in range(row - 1, -1, -1):
        if board[r][col]:
            return False
    return True

因此，路径检测的关键并不是寻找一条新的路径，而是判断：

当前箭头 → 棋盘边界

这一条直线路径上是否存在其他箭头。

路径检测示例

例如当前棋盘某一行存在：

→     →       空       空
A     B

假设 A 是向右的箭头。

程序会从 A 右侧的格子开始检查：

A → B

因为 B 是一个箭头，所以检测到障碍后直接返回：

False

此时 A 不能飞出。

如果玩家先点击 B，并且 B 可以飞出，那么程序会将 B 从 BOARD 中删除：

BOARD[fa["row"]][fa["col"]] = ""

此时棋盘变成：

→     空       空       空
A

玩家再次点击 A 时，程序重新进行路径检测。由于 A 到棋盘边界之间已经没有其他箭头，因此返回：

True

于是 A 就可以飞出。

这也是本游戏解谜玩法的核心：通过不断消除当前能够飞出的箭头，逐渐解除其他箭头的阻挡。

3.5阻挡箭头的检测

当 can_arrow_exit() 返回 False 时，程序还需要知道究竟是哪一个箭头挡住了当前箭头。

因此设计了：

find_blocking_arrow(row, col)

该函数同样沿当前箭头的方向逐格搜索，但与路径检测不同，它的目的不是判断能否飞出，而是寻找路径上的第一个障碍箭头。

例如向右搜索：

if direction == "right":
    for c in range(col + 1, GRID_SIZE):
        if BOARD[row][c]:
            return row, c

找到第一个箭头后立即返回其行列位置。

例如：

→     空     ↓     →     空
A           B

如果 A 向右，那么程序从 A 右侧开始检查，首先遇到 B，于是返回：

B 的行号和列号

而不是继续寻找后面的箭头。

这样程序就能够计算当前箭头应该向前移动到什么位置，然后播放：

向前移动
    ↓
接近障碍箭头
    ↓
碰撞震动
    ↓
原路返回

的动画效果。

3.6玩家点击后的完整处理流程

玩家点击棋盘后，程序首先根据鼠标坐标计算出对应的行和列：

cell = get_clicked_cell(board_x, board_y, event.pos)

如果点击的位置存在箭头，则读取：

direction = BOARD[row][col]

然后进行路径检测：

if can_arrow_exit(row, col):

此时有两种情况。

第一种情况是路径畅通：

点击箭头
   ↓
路径检测
   ↓
没有其他箭头阻挡
   ↓
启动飞出动画
   ↓
箭头离开棋盘
   ↓
从 BOARD 删除
   ↓
得分 +100

第二种情况是路径被阻挡：

点击箭头
   ↓
路径检测
   ↓
发现其他箭头
   ↓
寻找第一个障碍箭头
   ↓
播放碰撞动画
   ↓
失误次数 -1
   ↓
得分 -50

其中，飞出棋盘的箭头并不会在点击的瞬间立即从 BOARD 删除，而是等箭头完成飞出动画后再删除：

if is_flying_arrow_off_board(fa, board_x, board_y):
    BOARD[fa["row"]][fa["col"]] = ""
    add_arrow_score()

这样可以保证玩家能够看到完整的箭头飞出动画，同时棋盘数据也能正确反映箭头是否已经被消除。

3.7关卡可解性检测

为了避免设计出无法通关的关卡，程序还增加了 is_level_solvable() 函数，对关卡进行自动验证。

其基本思路是复制一份关卡数据，然后模拟玩家不断消除可以直接飞出的箭头：

board = copy.deepcopy(level)

每一轮程序寻找当前所有能够飞出的箭头：

exitable = []

for r in range(GRID_SIZE):
    for c in range(GRID_SIZE):
        if board[r][c] and can_arrow_exit_on_board(board, r, c):
            exitable.append((r, c))

如果找到可以飞出的箭头，就模拟将其中一个删除：

r, c = exitable[0]
order.append((r, c, board[r][c]))
board[r][c] = ""

然后重新进行路径检测。

例如：

A → B → C

如果 C 可以首先飞出：

A → B

接下来 B 可以飞出：

最后 A 也可以飞出：

空棋盘

如果某一轮已经没有任何可以飞出的箭头，但棋盘上仍然存在箭头，则说明当前关卡出现死锁：

if not exitable:
    break

最后程序检查棋盘是否还存在箭头：

for r in range(GRID_SIZE):
    for c in range(GRID_SIZE):
        if board[r][c]:
            return False, order

如果仍有箭头，则返回 False，表示该关卡不可解；如果所有箭头都被模拟删除，则返回 True。

程序启动时通过：

verify_levels()

对三个关卡进行验证，并在控制台输出验证结果和一种可行的通关顺序。

4. AIGC 开发记录

在“一箭又一箭”的开发过程中，我使用 TRAE 和 ChatGPT 对部分功能进行辅助开发。通过 AI 生成代码、分析问题和辅助修改，再结合实际运行结果进行测试和调整，逐步完善游戏功能。

子任务	借助何种 AIGC 技术	AI 实现或提供了什么	实际效果如何	人工修改
游戏基础框架	TRAE	生成 Pygame 游戏窗口、8×8 棋盘、四种方向箭头以及鼠标点击检测代码	游戏可以正常启动，棋盘和箭头能够正常显示，鼠标可以识别点击位置	运行程序进行测试，检查棋盘内外点击是否正常
箭头路径检测	TRAE	实现 `can_arrow_exit()` 函数，对 `up`、`down`、`left`、`right` 四个方向进行路径检测	能够判断箭头前方是否存在其他箭头，并确定当前箭头能否飞出棋盘	对四个方向和棋盘边界进行实际测试，并检查边界条件
关卡设计与可解性验证	TRAE + ChatGPT	生成关卡数组，并设计 `is_level_solvable()` 函数模拟箭头依次飞出	初始关卡中出现过箭头相互阻挡、无法继续的情况	根据实际试玩调整关卡布局，并通过程序验证三个关卡均可以完成
失误次数与游戏失败机制	TRAE + ChatGPT	增加 `MAX_MISTAKES`、`mistakes_left` 等变量，并完善 `game_over` 状态和重新开始流程	点击被阻挡箭头可以扣除失误次数，次数归零后进入游戏失败状态	实际测试错误点击、次数归零、失败界面和重新开始功能
被阻挡箭头碰撞动画	TRAE + ChatGPT	实现 `find_blocking_arrow()`，并增加箭头前进、碰撞震动、返回等动画状态	被阻挡箭头可以先向障碍箭头移动，碰撞后震动，再沿原路径返回	根据实际动画效果调整移动速度、碰撞距离和动画过程，并保证箭头返回后保持原来的指向
碰撞动画 Bug 修复	TRAE + ChatGPT	分析 `draw_board()` 和碰撞动画绘制逻辑，定位障碍箭头在部分动画阶段没有被绘制的问题	找到了障碍箭头在 `moving_forward` 和 `moving_back` 阶段短暂消失的原因	修改绘制逻辑并重新运行测试，确认障碍箭头能够持续显示

5.测试结果

编号	测试内容	预期结果	实际结果	测试结论
T01	点击前方无阻挡的箭头	箭头沿自身方向飞出棋盘并消失	箭头正常飞出棋盘，完全离开后消失	通过
T02	点击前方有阻挡的箭头	箭头不消失，失误次数减 1	箭头向前移动后与障碍箭头碰撞、震动并返回，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	箭头正常飞出棋盘并消失，程序运行正常	通过
T04	消除本关全部箭头	显示通关并进入下一关	本关所有箭头消除后进入关卡完成状态，可以继续进入下一关	通过
T05	失误次数耗尽	显示失败并允许重新开始	失误次数降至 0 后进入游戏失败状态，可以重新开始	通过
T06	游戏进行中重新开始	箭头布局和失误次数恢复	重新开始后恢复第 1 关初始布局，失误次数恢复为 3 次	通过

6.PSP表格

任务	预估耗时（分钟）	实际耗时（分钟）	差异（分钟）
需求分析与游戏设计	30	25	-5
Python 与图形库学习	60	75	+15
游戏界面实现	30	20	-10
路径与碰撞逻辑实现	60	55	-5
关卡设计	30	35	+5
AIGC 辅助开发	40	30	-10
测试与修改	20	50	+30
README 与博客撰写	30	60	+30
合计	300	350	+50

7.心得体会

通过本次“一箭又一箭”小游戏的开发，我对 AI 辅助软件开发有了更加直观的认识。AI 可以在代码编写、功能实现和问题分析等方面提供很大的帮助，尤其是在一些重复性较高的代码编写以及功能实现过程中，可以明显提高开发效率。例如，本项目中的箭头路径检测、关卡可解性验证、失误次数、碰撞动画等功能，都得到了 AI 的辅助。

但在实际使用过程中，我也发现 AI 生成的代码并不能完全保证正确。有些代码虽然能够运行，但实际效果与预期存在差异。例如在碰撞动画开发过程中，曾经出现障碍箭头短暂消失的问题，需要通过实际运行和观察发现 Bug，再让 AI 分析具体原因并进行修改。关卡设计过程中也发现，AI 生成的部分布局可能存在无法通关的情况，因此不能完全依赖 AI 的结果，还需要自己进行测试和验证。

通过这次实践，我认识到 AIGC 更适合作为软件开发过程中的辅助工具，而不是完全代替程序员。开发者仍然需要负责分析需求、判断代码是否合理、运行程序、发现问题并进行修改。只有将 AI 生成、人工分析和实际测试结合起来，才能得到比较可靠的最终结果。

在本次项目中，我不仅进一步熟悉了 Python 和 Pygame 的使用，也加深了对程序状态管理、路径检测、动画处理、关卡设计和软件测试的理解。同时，我也学会了如何更加准确地向 AI 描述问题，以及如何根据程序实际运行结果不断调整和完善代码。这些经验对以后使用 AI 辅助完成更复杂的软件开发任务具有一定帮助。

8.扩展功能说明

得分系统

在基础箭头消除玩法的基础上，程序增加了得分机制，使玩家的操作结果能够通过分数进行体现。

程序主要设置了以下几种得分情况：

成功消除一个箭头可以获得基础分数；
点击被阻挡的箭头会产生扣分；
完成本关后可以获得额外的关卡奖励；
如果玩家在规定时间内完成关卡，还可以根据剩余时间获得时间奖励。

程序中的主要得分参数如下：

SCORE_ARROW = 100
SCORE_PENALTY = 50
SCORE_LEVEL_BONUS = 500
TIME_BONUS_LIMIT = 30.0
TIME_BONUS_PER_SEC = 20

通过这些设置，可以鼓励玩家尽量减少错误操作，并在较短时间内完成关卡。

计时功能

游戏增加了关卡计时功能，用于记录玩家完成当前关卡所使用的时间。

每进入一个新的关卡，都会重新开始计时。玩家完成关卡后，根据本关的完成时间计算相应的时间奖励。

计时功能不仅可以作为星级评价的依据，也可以增加游戏的挑战性，使玩家不仅需要考虑箭头的消除顺序，还需要尽量提高完成速度。

星级评价

程序根据玩家完成关卡所使用的时间进行星级评价。

当前程序设置了三个时间等级：

STAR3_TIME_LIMIT = 15.0
STAR2_TIME_LIMIT = 30.0

评价规则可以概括为：

完成时间	星级评价
不超过 15 秒	三星
超过 15 秒但不超过 30 秒	二星
超过 30 秒	一星

因此，玩家在完成同一个关卡时，所用时间不同会得到不同的星级评价。

可执行文件打包与 GitHub 发布

为了方便其他用户直接运行游戏，我在完成 Python + Pygame 程序开发后，进一步将项目打包为 Windows 可执行文件，并发布到 GitHub Releases。

首先使用 PyInstaller 对游戏程序进行打包。通过编写 一箭又一箭.spec 配置文件，设置程序入口、程序名称以及单文件模式和无控制台窗口模式，然后执行打包命令：

pyinstaller 一箭又一箭.spec

打包完成后，在 dist/ 目录下生成了游戏的可执行文件。打包后的程序约 14 MB，可以直接在 Windows 系统中运行。经过实际启动测试，确认打包后的游戏能够正常打开并运行。

为了避免较大的二进制文件影响源代码仓库，我没有将 build/ 和 dist/ 目录提交到 Git 仓库，而是将可执行文件作为正式发行版本上传到 GitHub Releases。

具体发布过程如下：

在 GitHub 仓库中进入 Releases，创建新的 Release。
创建版本标签 v1.0。
填写版本标题和游戏功能说明。
将打包得到的 .exe 文件上传到 Release 附件。
发布 Release。

发布完成后，其他用户可以直接通过 GitHub 仓库的 Releases 页面获取游戏的可执行文件，不需要下载源代码，也不需要提前安装 Python 和 Pygame 环境。

在发布过程中，上传中文名称的 一箭又一箭.exe 时曾出现 GitHub 将文件名显示为 default.exe 的问题。经过排查后，将可执行文件复制并重命名为英文名称 OneArrowAfterAnother_v1.0.exe 后重新上传，文件名显示恢复正常，最终成功完成发布。

通过这一过程，我不仅完成了游戏功能开发，还进一步完成了程序的打包和发布，使“一箭又一箭”从只能在开发环境中运行的 Python 程序，变成了可以直接提供给其他用户运行的 Windows 可执行程序。

posted @ 2026-09-15 16:36 郭泽强阅读(18) 评论(0) 收藏举报

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