2026 秋软件工程个人作业（第二次）

一箭又一箭：使用 Python 与 Codex 完成箭头解谜游戏

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
这个作业要求在哪里	个人作业（二）：一箭又一箭
这个作业的目标	使用 Python 和 AIGC 完成“一箭又一箭”小游戏，验证规则、记录开发过程并使用 Git 管理项目
学号	102401314
GitHub 仓库	k0n0y/arrow-game

本稿记录 Codex 辅助开发、本地自动测试和本人提供的三关通关截图。PSP 采用用户选用的 152 分钟参考估算，未逐项计时，其中试玩约 2 分钟由本人报告，其余时间及活动完成情况待按实际经历核对；个人心得仍可结合实际理解补充。

一、项目展示

本项目采用 Python + pygame-ce，实现基础单格箭头玩法。所有界面元素、箭头和关卡均由本项目代码生成，不使用原商业游戏素材。

1. 开始界面

开始页面展示规则入口、开始按钮及三关选择。可从第一关开始，也可直接选择关卡练习。

2. 游戏与碰撞反馈

游戏界面显示当前关卡、棋盘、剩余箭头、剩余失误次数、本关用时、提示和重开按钮。

下面的向下箭头前方有其他箭头，即使相邻格为空也不能飞出。误点后原箭头保留、格子变红并晃动，机会由 3 次变为 2 次。

路径畅通时播放飞出动画，箭头数量减一。

3. 失败、通关与完成

4. 演示 GIF

以上为实际 pygame 程序通过脚本投递鼠标事件后的渲染结果。GIF 对部分中间操作进行了省略并调整播放节奏，界面计时来自模拟步长，不作为个人试玩速度或开发耗时。

5. 本人实际试玩

以下是本人提供的游戏窗口截图，与上方自动回放截图分别保存。材料收到日期为 2026-09-19。

关卡	界面显示用时	点击次数	剩余机会	界面结果
1 · 初见方向	8 秒	12	2/3	本关通过
2 · 交错之间	12 秒	18	3/3	本关通过
3 · 顺序的答案	18 秒	27	3/3	全部通关

三关均有通关结果截图，提示次数均为 0。第一关显示剩余 2 次机会，第二、三关各剩余 3 次机会。

三关界面计时合计 38 秒。这不包含启动、阅读规则、重复尝试、截图整理等总用时，不能直接作为 PSP 的测试与修改耗时。

本人随后确认：失误机会耗尽后的重新挑战，以及游戏中途重新开始恢复棋盘和 3 次机会，两项测试均正常。本次完整试玩（包括熟悉规则、重试与截图）实际投入约 2 分钟，按本人估算记录。

二、项目简介

游戏规则

棋盘由网格组成，每个格子为空或包含上下左右之一的箭头。
点击箭头后沿自身方向检查，直到棋盘边缘。
没有其他箭头阻挡时，当前箭头飞出并消除；有阻挡时保留并扣一次机会。
每关初始有 3 次机会，耗尽后失败；清空棋盘后通关。
重开恢复当前关卡的初始棋盘和全部机会。

关卡和界面设计

关卡	名称	大小	箭头数量	初始可消除箭头
1	初见方向	4×4	11	5
2	交错之间	5×5	18	7
3	顺序的答案	6×6	27	13

每关均包含四种方向。关卡规模逐步增大；难度感受还需要结合本人试玩评价。界面采用深色背景和不同颜色箭头，右侧集中展示规则、进度和反馈。

主要功能和扩展

基础功能覆盖开始、点击消除、碰撞、三次失误、通关、失败、下一关和重开。扩展包括选关、提示高亮、本关计时和 Windows 可执行版。
提示只通过确定性规则查找当前可消除箭头，没有在线调用大模型。图形与逻辑解耦，方便独立测试。

三、实现思路

数据结构与模块划分

levels.py 使用字符串元组保存不可变关卡，U/D/L/R 分别表示四方向，. 表示空格。开始游戏时将其复制为二维列表，因此重开不会受到已消除箭头的影响。

game_logic.py 实现路径检测、可解性检查和游戏状态；ArrowGame.py 实现图形、按钮、鼠标命中、动画与计时。测试无需启动实际桌面窗口也能检查核心规则。

核心路径检测

方向通过行列增量统一处理：U=(-1,0)、D=(1,0)、L=(0,-1)、R=(0,1)。从箭头前方第一个格子开始扫描，边界检查在访问数组之前执行。

以下代码摘自本项目实际实现：

def first_blocker(board: Board, row: int, col: int) -> tuple[int, int] | None:
    """Return the nearest obstacle on a valid arrow's entire forward ray."""
    if not has_arrow(board, row, col):
        return None
    dr, dc = DIRECTIONS[board[row][col]]
    r, c = row + dr, col + dc
    while 0 <= r < len(board) and 0 <= c < len(board[0]):
        if board[r][c] != ".":
            return r, c
        r, c = r + dr, c + dc
    return None

can_exit() 先用 has_arrow() 排除空格和越界，再检查 first_blocker() 是否返回 None。例如 R..U 会找到最右侧的 U，因此不能飞出；R... 可直接离开。
单次扫描最坏时间为 O(max(R,C))，额外空间为 O(1)。

可解关卡

关卡由逆向插入法构造：每次只加入一支当前能直接飞出的箭头。按相反插入顺序删除，即得到一个合法解序列。最终冻结为三个关卡模板，启动时再次校验。

还使用 solve() 独立寻找消除顺序。因为删除箭头只会减少障碍，任何当前可执行的消除操作都不会让其他箭头更难离开，所以可以反复删除可消除箭头而不需要回溯。

状态与动画

状态包括 MENU、PLAYING、WON、LOST、COMPLETE。只有 PLAYING 允许操作棋盘；非最后关清空进入 WON，最后关清空进入 COMPLETE；生命为 0 进入 LOST。

规则立即决定成功或失败，再由界面根据结果播放约 0.48 秒动画。飞出时位置随时间移动；碰撞时沿箭头方向小幅往返并显示红色提示。动画期间屏蔽棋盘重复点击，重开会同时清除动画。

四、AIGC 使用过程

本次使用 Codex。以下四条来自同一任务的不同实际开发阶段，不是事后虚构的独立对话。用户提供需求并纠正来源，初始代码和测试由 AI 辅助实现。

子任务	AIGC 技术	AI 提供的内容	实际效果	人工参与/修改
需求澄清	Codex	整理 11 项游戏功能、T01—T06 和材料要求，设计模块结构	明确最初博客为同学示例，正式截图成为验收依据	用户提供正确链接与 6 张截图
路径与关卡	Codex	四方向整条射线扫描、状态机、逆向构造和独立测试	首轮 32 项通过；发现第一候选关缺少右箭头后重新筛选	暂无学生手工代码修改记录，修正由 Codex 执行
图形与交互	Codex	中文界面、飞出与碰撞动画、事件回放测试	40 项阶段测试通过，三关鼠标事件流程完成	后续本人提供了三关通关截图，均未使用提示
画面检查和修正	Codex	读取程序截图检查布局与图标	发现勾号变方框，改为线段绘制；最终 44 项测试通过	不把 AI 修正记作学生手工修正

原始开发记录见 aigc_log.md。本次明确遇到的问题包括正式页登录拦截、命令行嵌套引号错误、第一候选关方向不全、结果图标缺字；没有沿用他人博客中的调试经历。

五、测试结果

环境：Windows 11 x64、Python 3.13.15、pygame-ce 2.5.8、pytest 9.1.1。

实际运行：

.\.venv\Scripts\python.exe tools/verify.py

最终结果为 44 passed，无失败、错误或跳过。

编号	操作/测试场景	预期结果	实际结果	是否通过
T01	点击前方无遮挡箭头	飞出并消失，剩余箭头数减 1	四方向规则正确；事件测试验证删除、飞出动画和输入锁	通过
T02	点击有阻挡的箭头，包括远距离障碍	箭头保留，失误机会减 1，显示碰撞反馈	四方向远处障碍均检测；棋盘不变，生命 3→2，红色/晃动反馈	通过
T03	点击边界朝外箭头	消失且不越界	上下左右边界的规则和鼠标事件均通过，机会保持 3	通过
T04	消除全部箭头，点击下一关	显示通关并进入下一关	三关按顺序通过，第三关显示全部通关	通过
T05	连续三次误点	失败并可重试	生命变为 0，停止棋盘操作，重试恢复	通过
T06	游戏中重开当前关	布局和失误数恢复	当前关索引保留、原始布局恢复、生命 3、计时/动画/提示清空	通过

补充检查包括 625 种 2×2 棋盘的独立算法核对、45 个不同种子生成关卡的完整解序列验证，以及 64 次 pygame 事件回放。源码和打包 EXE 都在本机 Windows SDL 图形驱动中启动成功。

自动验证证据：evidence/test_output.txt、test_summary.json、ui_replay.json、source_smoke.json、exe_smoke.json。本人通关证据：evidence/manual_playtest.json 与 docs/images/manual/ 中的三张原图。本人另外确认 T05 失败重试、T06 中途重开测试均正常；该两项手动结果记录为文字确认。其他机器兼容性尚未实测。

六、PSP 时间记录

本表由 Codex 提供参考数值，用户在查看各项分配后回复“可以就这样吧”，选用合计 152 分钟（约 2.53 小时） 的版本。耗时为事后回忆估算，未逐项计时；其中试玩约 2 分钟由本人报告，其余 150 分钟为助手提供、待按实际经历核对的参考估算。

预计值保留核心编码前制定的建议预算。参考估算覆盖个人需求理解、学习、代码阅读与检查、沟通、试玩和材料整理，不代表本人手工编写了 AI 生成的代码。选用数值不等于确认每项活动已经完成；尚未做过的活动应先完成再计入实际用时。AI 自动执行、跨日等待及尚未进行的后续博客发布不计入。

任务	预计耗时（小时）	实际耗时（小时，参考估算待核对）	差异（估算 − 预计）
需求分析与游戏设计	0.50	约 0.4167（25 分钟）	约 -0.0833
Python 与图形库学习	0.75	约 0.3333（20 分钟）	约 -0.4167
游戏界面代码阅读与检查	1.00	约 0.3333（20 分钟）	约 -0.6667
路径与碰撞逻辑理解	0.75	约 0.4167（25 分钟）	约 -0.3333
关卡设计理解与检查	0.50	约 0.2500（15 分钟）	约 -0.2500
AIGC 沟通与记录	0.25	约 0.3333（20 分钟）	约 +0.0833
本人试玩测试	0.75	约 0.0333（2 分钟）	约 -0.7167
README、博客及提交材料整理	0.75	约 0.4167（25 分钟）	约 -0.3333
合计	5.25	约 2.5333（152 分钟）	约 -2.7167

说明：参考分配依次为 25、20、20、25、15、20、2、25 分钟，各项均大于 0，总计 152 分钟。小时数按分钟换算后保留四位小数，合计及差异使用原始分钟数计算。各项活动应互不重复计时。

学习与代码检查四项描述的是本人可以开展的理解与核对工作，目前未有逐项完成记录；实现和自动化验证仍归于 Codex 辅助开发。其他阶段的参考数值也未经过个人计时验证。用户已确认的试玩时间保持为约 2 分钟。

差异分析

原建议预算为完整开发流程预留了 5.25 小时。当前选用的参考分配为约 2.5333 小时，与预算相差约 -2.7167 小时（-163 分钟）。本次实现、自动测试和文档初稿由 AI 辅助完成，个人时间分配包含学习与阅读检查。两列的工作分工与估算口径不同，且参考值尚待核对，因此不能把差异当作实测的效率提升。

估算依据及来源分类保存在 evidence/psp_estimate.json。

七、心得体会

从本次实现可以得到三个具体认识：第一，路径判断中的“检查到边缘”是规则正确性的关键，不能以相邻格为空代替；第二，逻辑与界面分离后，自动化测试可以直接检查规则和状态，事件回放再补充交互验证；第三，逻辑通过不等于显示正确，结果图标缺字就是通过实际画面才发现的问题。

AIGC 在需求拆分、代码实现、构造测试和整理文档方面提供了帮助；生成结果仍需要证据检验。本项目记录了真实发现和修改，也保留了多次 Git 提交，便于查看各阶段的变化。

本人提供的截图表明三个关卡均已通过，提示次数均为 0；第一关显示剩余 2 次机会，另外两关为 3 次。

本人另确认失败重试和中途重开均正常，本次试玩共约 2 分钟。

本人补充区（发布前填写）：最容易误判的地方、亲自理解或修改了哪段代码，以及最终学到什么。主观体验待本人补充。

八、运行与提交说明

可执行版双击 ArrowGame.exe。源码版：

py -3.13 -m venv .venv
.\.venv\Scripts\python.exe -m pip install -r requirements.txt
.\.venv\Scripts\python.exe ArrowGame.py

GitHub 已发布至 k0n0y/arrow-game，并保留原有五次开发提交。

posted @ 2026-09-20 00:01 k0n0y 阅读(5) 评论(0) 收藏举报

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