2026秋软件工程个人作业（第二次）—— 一箭又一箭

2026秋软件工程个人作业（第二次）—— 一箭又一箭

项目	内容
这个作业属于哪个课程	202601 软件工程（福州大学 计算机与大数据学院）
这个作业要求在哪里	作业链接
这个作业的目标	使用 Python 和 AIGC 完成"一箭又一箭"小游戏
学号	102401414
GitHub 仓库	https://github.com/shukai123123/arrow-game

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一、项目展示

开始界面（标题 + 规则说明 + 开始按钮）：

游戏界面（顶栏显示当前关卡 / 剩余箭头 / 剩余失误，右上角重新开始按钮）：

点击可飞箭头后（箭头飞出消失，剩余箭头数更新）：

通关界面（半透明遮罩 + "本关通过" + 下一关按钮）：

失败界面（失误耗尽后红色提示 + 重新开始按钮）：

二、项目介绍

2.1 游戏规则

棋盘上有若干带方向的箭头（↑↓←→）。玩家点击某个箭头：

1. 程序沿该箭头指向的方向，向棋盘边界扫描；
2. 如果这条路径上、箭头与边界之间没有任何其他箭头，则箭头飞出棋盘并消失；
3. 如果路径上存在其他箭头，箭头不能飞出，变红抖动并记一次失误；
4. 清空本关全部箭头 → 进入下一关；失误次数（3 次）耗尽 → 本关失败，可重来。

2.2 界面设计

• 三个界面状态：START（开始）、PLAYING（游戏中）、LEVEL_CLEAR / GAME_OVER / ALL_CLEAR（结果），由一个状态机驱动。
• 游戏界面顶栏实时显示：当前关 / 总关数、剩余箭头数、剩余失误数（失误即将用完时变红）。
• 右上角常驻"重新开始"按钮。
• 视觉反馈：成功飞出时箭头沿方向飞出屏幕并渐隐；被阻挡时箭头变红、左右抖动。

2.3 主要功能与特色

• 纯 Python + pygame-ce 实现，无外部素材，箭头用 Unicode 字符 ↑↓←→ 绘制。
• 逻辑层与界面层分离：core.py 只做纯数据判断，不 import pygame，因此可以在无图形环境下直接单元测试。
• 内置 3 个手工设计、并经脚本验证可通关的关卡。

三、实现思路

3.1 箭头、方向与关卡的表示

棋盘用二维整数列表表示，每个格子的取值含义如下：

EMPTY = 0   # 空
UP = 1      # 上
DOWN = 2    # 下
LEFT = 3    # 左
RIGHT = 4   # 右

方向到坐标增量的映射：

DIRS = {
    UP: (-1, 0),    # 行号减小
    DOWN: (1, 0),   # 行号增大
    LEFT: (0, -1),  # 列号减小
    RIGHT: (0, 1),  # 列号增大
}

每个关卡就是一个二维列表，例如第 1 关：

→  ·  ↑
·  ·  ·
·  ·  ←

3.2 路径检测（核心算法）

can_fly(board, row, col) 是整个游戏最核心的函数。它从箭头所在格出发，沿方向一格一格走向边界，只要途中遇到任何非空格子（另一个箭头）就立刻判定为"被挡住"；一路走到边界都为空则判定为"可飞出"。

def can_fly(board, row, col):
    direction = board[row][col]
    dr, dc = DIRS[direction]
    r, c = row + dr, col + dc          # 从相邻一格开始扫，不看自己
    while 0 <= r < rows(board) and 0 <= c < cols(board):
        if board[r][c] != EMPTY:       # 路上还有别的箭头 → 挡住
            return False
        r += dr
        c += dc
    return True                        # 一路走到边界都空 → 可飞

为什么这样写就能正确？因为题目约定"路径检测只需判断同一行或同一列、箭头与边界之间是否还有其他箭头"，所以沿单一方向线性扫描即可，不需要 BFS/DFS。

关键边界处理：循环条件是 0 <= r < rows and 0 <= c < cols，天然处理了"箭头本来就在边界上、朝向棋盘外"的情况——此时相邻格就越界，循环不执行，直接返回 True，不会数组越界。

3.3 点击与状态流转

try_click(board, row, col) 封装了一次点击的结果，返回 {ok, flew, blocked} 三元组：

• 点到空格 / 棋盘外 → ok=False，无任何变化；
• 点到可飞箭头 → 把该格置空，并返回 flew=True，界面层播放飞出动画；
• 点到被挡箭头 → 保持棋盘不变，返回 blocked=True，界面层记一次失误并播放抖动动画。

界面层（main.py）只负责画图和读鼠标，所有"能不能飞""清没清空"都交给 core.py 判断。

3.4 关卡的可解性验证

设计完关卡后，我没有靠"觉得能通"，而是在测试脚本里写了一个贪心校验：反复找任意一个当前可飞的箭头消除，直到清空或死局。结果三个关卡分别用 3、4、4 步清空，证明都存在合法通关顺序。

四、AIGC 使用过程

开发过程中使用了豆包等 AIGC 编程工具辅助，以下记录 3 次有代表性的协作。

协作 1：让 AI 帮我理清"路径检测"到底该扫什么

我最初的想法很模糊，只知道"箭头前面不能有别的箭"。我把游戏规则原样描述给 AI，问它"这个路径判断最核心的循环应该怎么写"。

AI 给出的关键点让我一下子明白了：要从箭头相邻的下一格开始扫，而不是从箭头自己开始，否则会把自己误判成阻挡。它还提醒我用 while 0<=r<rows and 0<=c<cols 这种写法天然处理边界。这正好对应上面的 can_fly。

协作 2：让 AI 帮我把"逻辑"和"界面"拆开

我一开始把判断和画图全写在一个函数里，结果想测路径判断时一运行就弹出游戏窗口，很不方便。我把这个困扰告诉 AI，它建议：

• 把方向常量、can_fly、count_arrows、关卡数据抽到一个不 import pygame 的 core.py；
• main.py 只负责读鼠标、调 core、画图。

这样我就能用 python test_core.py 在命令行直接跑测试，不用开窗口。这是这次作业里对我启发最大的一步——原来"能测试"的代码结构和"能跑"的代码结构是两回事。

协作 3：让 AI 帮我排查"向上扫会越界"的 bug

自测时我发现：当箭头在第一行、方向朝上时，偶尔报 IndexError。我把报错堆栈和 can_fly 贴给 AI。AI 一眼指出：如果循环写成 while True: r += dr 而没有先判断范围，第一行的箭头 r-1 就会变 -1。它建议把"边界判断"写进 while 条件里。改完后 T03 测试（边缘箭头不越界）就稳定通过了。

说明：AI 给出的代码我都没有直接照抄，而是先读懂它在做什么，再自己敲进项目，并补了对应的测试。

五、测试结果

运行 python test_core.py，共 20 个断言全部通过。对应作业要求的 T01~T06：

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	箭头被置空，flew=True	✅ 通过
T02	点击前方有阻挡的箭头	箭头不消失，失误次数 -1	箭头保留，blocked=True	✅ 通过
T03	点击位于边缘且朝向棋盘外的箭头	正常飞出，不越界	上/下/右边界箭头均可飞，越界访问不抛异常	✅ 通过
T04	消除本关全部箭头	显示通关并进入下一关	三关按验证顺序点完后 level_cleared=True	✅ 通过
T05	失误次数耗尽	显示失败并允许重新开始	连续 3 次被挡后累计失误 = MAX	✅ 通过
T06	游戏进行中重新开始	箭头布局和失误次数恢复	深拷贝恢复初始关卡，失误归零	✅ 通过

附加校验：三个关卡分别用 3、4、4 步可解，无死局。

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	1.0	1.5	+0.5
Python 与图形库学习	1.5	2.0	+0.5
游戏界面实现	2.0	2.5	+0.5
路径与碰撞逻辑实现	1.5	1.5	0
关卡设计	0.5	1.0	+0.5
AIGC 辅助开发	1.0	1.0	0
测试与修改	1.0	1.5	+0.5
README 与博客撰写	1.5	2.0	+0.5
合计	10.0	13.0	+3.0

实际耗时普遍高于预估，主要花在"pygame 在 Python 3.14 上装不上、换 pygame-ce"以及界面调优上。

七、心得体会

1. AIGC 是"结对编程"，不是"一键生成"：AI 能很快给出一版能跑的代码，但如果直接照抄，遇到 bug 就会完全不知道从哪改。这次我坚持让 AI 解释每段代码在做什么，反而比直接要代码更快。
2. "可测试的结构"比"能跑的代码"更重要：把逻辑层抽离出来后，我才能用 test_core.py 一键验证 T01~T06，而不是每次都开着窗口手点。这是这次作业最大的收获。
3. 关卡设计要"自己解一遍"：一开始我随手摆了几个箭头，写贪心校验才发现有死局。后来每个关卡都用脚本验证过通关步数，才敢交。
4. 环境问题也是开发的一部分：Python 3.14 太新，原版 pygame 装不上，换 pygame-ce 才解决。这种问题 AI 帮我快速定位了原因，但最终换库决策和依赖记录是我自己做的。
5. 不足与改进：目前动画还比较简单（飞出 + 抖动），没有音效；关卡也只有 3 个。如果时间允许，想加一个"提示当前哪个箭头能飞"的提示功能，以及一个能自动求解的 AI solver。

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本项目代码与素材均为本人借助 AIGC 工具独立编写，未使用原商业游戏的代码、美术或关卡。