软件工程第二次作业：一箭又一箭

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	第二次个人作业要求
这个作业的目标	使用 Python 和 AIGC 完成“一箭又一箭”小游戏
学号	102401504
GitHub 仓库	Machenxii/arrow-after-arrow

一、项目展示

本项目使用 Python 标准库中的 Tkinter 制作，不需要额外安装第三方库。完成了开始界面、游戏界面、通关/失败界面、3 个关卡、失误次数和重新开始功能。

1.1 开始界面

开始界面给出简单的操作规则，点击“开始游戏”进入第一关。

1.2 游戏过程

游戏界面显示当前关卡、剩余箭头、失误次数和重新开始按钮。箭头用不同颜色区分四个方向：上为绿色、下为蓝色、左为橙色、右为紫色。

1.3 碰撞反馈

如果点击的箭头前方被挡住，棋盘会出现红色边框提示，底部显示原因，并扣除一次失误机会。

1.4 通关界面

清空当前关卡全部箭头后显示通关界面，可以重新开始、进入下一关或返回首页。

二、项目介绍

2.1 游戏规则

棋盘上放有上、下、左、右四种方向的箭头。点击一支箭头后，程序沿它所指方向检查同一行或同一列：

1. 到棋盘边界之间没有其他箭头：该箭头可以飞出并消失；
2. 中途有其他箭头：该箭头不能消失，扣除一次失误机会；
3. 清空全部箭头：本关通过，进入下一关；
4. 失误次数用完：本关失败，可以重新开始。

2.2 界面设计

窗口大小为 760×650。上方蓝色区域显示标题、关卡信息和游戏状态；中间是 5×5 的方格棋盘；下方显示操作反馈，并放置“重新开始”和“返回首页”按钮。界面没有使用外部图片素材，箭头通过 Tkinter 的文字和图形绘制。

2.3 已实现功能

类别	功能
基础玩法	四方向箭头、鼠标点击、路径判断、消除、碰撞反馈、失误次数
游戏流程	开始界面、3 个可通关关卡、通关界面、失败界面、下一关、重新开始、返回首页
测试与文档	核心路径检测自动化测试、README 运行说明、界面截图

三、实现思路

3.1 箭头、方向和关卡表示

每支箭头用 Arrow 数据类保存行、列和方向。方向用字典转换为行和列的变化量。这样程序不需要为四个方向分别编写一套判断代码。

@dataclass(frozen=True)
class Arrow:
    row: int
    col: int
    direction: str

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

关卡是一个 Arrow 列表。游戏开始和重新开始时，都根据该关卡列表重新创建棋盘。项目共有 3 关，均按可消除顺序试玩过。

3.2 路径检测（核心）

路径检测从被点击箭头的下一格开始，沿方向逐格向前。若遇到任意其他箭头，说明它被挡住；若走出棋盘仍未遇到箭头，说明路径畅通。

def is_path_clear(self, arrow):
    row_step, col_step = DIRECTIONS[arrow.direction]
    row = arrow.row + row_step
    col = arrow.col + col_step

    occupied = {(item.row, item.col) for item in self.arrows if item != arrow}
    while 0 <= row < self.rows and 0 <= col < self.cols:
        if (row, col) in occupied:
            return False
        row += row_step
        col += col_step
    return True

边界箭头不需要单独特判。例如最右列的右箭头，下一格已经越界，while 不会进入，函数直接返回 True，因此不会数组越界。

3.3 碰撞与流程处理

路径畅通时从箭头列表删除该对象，然后重绘棋盘；路径被挡住时将 errors_left 减一，重绘后用短暂的红色边框和文字作为反馈。箭头数为 0 时显示通关界面；失误数为 0 时显示失败界面。

四、AIGC 使用过程

开发过程使用了 Codex。以下三项记录对应本项目实际完成和调整的过程。

子任务	借助何种 AIGC	AI 实现或提供了什么	实际效果	人工修改
界面与项目结构	Codex	根据作业要求梳理了 Tkinter 的开始、游戏、结果三种界面及 Board、ArrowGame 的职责	结构清楚，先能运行基础流程	将功能控制为 3 个基础关卡，没有加入复杂机关，便于自己理解和讲解
路径检测与边界	Codex	给出了用方向向量和 while 循环统一处理四个方向的检测思路	逻辑可以同时处理上下左右	增加了“边缘且朝向棋盘外”的测试，并验证有阻挡和无阻挡两种结果
运行报错与测试文档	Codex	协助定位 Tkinter 画布文本参数和测试组织方式	首次启动时出现 TclError: unknown option "-spacing"，默认 unittest 也没有发现 tests 目录	删除不被 Canvas 支持的 spacing 参数；把测试命令改为 python3 -m unittest discover -s tests -v，之后 4 项自动化测试均通过

这次实践让我认识到：AI 能快速提供代码骨架和排查方向，但生成的代码仍然要自己实际运行。尤其是图形库参数和边界情况，只有测试后才会暴露问题。

五、测试结果

核心路径检测测试文件为 tests/test_board.py，在项目根目录执行：

python3 -m unittest discover -s tests -v

自动化测试结果：4 项通过。界面流程按下表进行手工检查。

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	路径检测返回 True，箭头从棋盘列表移除，剩余箭头数减少	通过
T02	点击前方有阻挡的箭头	箭头不消失，失误次数减 1	箭头保留；界面显示红色边框和提示文字，失误次数减少	通过
T03	点击位于边缘且朝向棋盘外的箭头	箭头正常消失，无越界错误	上、下、左、右四种边缘方向的自动化子测试均通过	通过
T04	消除本关全部箭头	显示通关并进入下一关	清空列表后显示“恭喜通关”，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	失误数降为 0 后显示失败界面；“重新开始”恢复当前关卡	通过
T06	游戏中重新开始	箭头布局和失误次数恢复	点击“重新开始”后重新读取当前关卡数据，失误次数恢复为 3	通过

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	0.5	0.5	0
Python 与 Tkinter 学习	1.0	1.5	+0.5
游戏界面实现	1.5	2.0	+0.5
路径与碰撞逻辑实现	1.0	1.0	0
关卡设计	0.5	0.5	0
AIGC 辅助开发	0.5	1.0	+0.5
测试与修改	0.5	1.0	+0.5
README 与博客撰写	0.5	1.0	+0.5
合计	6.0	8.5	+2.5

七、心得体会

这次作业让我第一次较完整地把一个小游戏从规则、界面、逻辑到测试做完。AI 的帮助主要是快速整理任务和给出实现方向，减少了我查资料和搭框架的时间；但它不能代替运行和验证。实际运行时，Canvas 的 spacing 参数报错，说明即使代码看起来合理，也必须真正启动程序。

在实现核心逻辑时，我对“行、列”和“方向变化量”的关系更清楚了。以前容易把横向、纵向变化写反；现在通过从“下一格”开始循环检查，可以用同一段代码处理四个方向。自动化测试也让我意识到，边缘越界这种看似小的问题，应该在写代码时就设计测试，而不是等程序出错后再修。

整体而言，我认为 AIGC 是很有用的学习助手：它能加快起步速度，但自己仍要能解释每个变量、每个判断和测试结果。