软件工程第二次个人作业：利用 AIGC 完成“一箭又一箭”小游戏

作业信息

项目	内容
课程	2026 秋软件工程个人作业（第二次）
作业要求	利用 AIGC 完成“一箭又一箭”小游戏
作业目标	使用 Python 和 AIGC 完成可运行、可测试的基础点箭头小游戏
学号	112401430
GitHub 仓库	wanglong2006/one-arrow-after-another
使用技术	Python 3、Tkinter、unittest

一、项目展示

本项目命名为“一箭又一箭”，使用 Python 标准库 Tkinter 绘制界面，不使用原游戏的代码、素材、音效或关卡。当前版本实现了基础四方向单格箭头玩法，并增加了选关、计时、得分、星级、提示、撤销、AI 自动解题和本地进度保存等功能。

以下截图均由程序实际运行后截取，原图分辨率为 1016×759：

开始界面

游戏界面

碰撞反馈

通关界面

关卡选择界面

二、需求分析与游戏规则

棋盘由若干行和若干列组成，每个非空格放置一个单格箭头，方向只有上、下、左、右四种。点击箭头后，程序沿其方向逐格检查到边界：

• 路径上没有其他箭头时，箭头飞出棋盘并从棋盘状态中删除；
• 路径上存在其他箭头时，箭头保留，播放晃动和变色反馈，并消耗一次失误机会；
• 清除当前关卡全部箭头后进入通关结算，并可进入下一关；
• 失误机会耗尽后进入失败界面，可以重新开始当前关卡。

程序包含开始界面、选关界面、游戏界面以及通关/失败界面。游戏界面显示当前关卡、剩余箭头数量、剩余失误次数、计时、得分和重新开始按钮。

三、功能设计

1. 关卡与流程

目前设计了 5 个固定关卡，棋盘规模和箭头数量逐步增加。每个关卡载入时会检查坐标是否越界、是否重复，并由求解器验证存在完整合法解序；实际通关顺序不是凭肉眼猜测，而是先用程序验证，再逐关试玩。

2. 计时、得分和星级

每关开始时记录时间。得分从基础分开始，按照用时、失误、提示和撤销次数扣分；使用 AI 自动解题会额外扣分。无失误、未使用辅助并在规定时间内完成时可获得 3 星，辅助较少时获得 2 星，完成但辅助较多时获得 1 星。星级只用于记录挑战成绩，不改变基础规则。

3. 提示、撤销、AI 求解与存档

“提示一步”会高亮一支当前合法箭头；“撤销上步”恢复点击前的箭头布局和失误次数；“AI 自动解题”按求解器得到的合法顺序逐步点击。辅助功能会扣分，AI 求解最多获得 1 星。程序还会保存已解锁关卡、各关最高分和最高星级，存档不可写时仍可正常游玩。

四、核心实现

1. 数据表示

棋盘用字典保存，键为 (row, col)，值为方向字符串；方向统一用向量表示，因此四个方向可以共用一套路径检测逻辑。

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

arrows = {(1, 0): "left", (2, 3): "up"}

2. 路径检测

从相邻格开始逐格扫描，遇到其他箭头立即判定阻挡；走出棋盘仍未遇到箭头则判定畅通。边界箭头不需要单独特判，例如第 0 行朝上的箭头第一次检查就出界。

def path_is_clear(arrows, row, col, direction, grid_size):
    dr, dc = DIRECTION_VECTORS[direction]
    row, col = row + dr, col + dc
    while 0 <= row < grid_size and 0 <= col < grid_size:
        if (row, col) in arrows:
            return False
        row, col = row + dr, col + dc
    return True

3. 状态先于动画

点击后先完成规则判断，再启动动画。成功时先从棋盘字典删除箭头，再绘制飞出效果；失败时保留箭头、减少失误次数，再播放晃动和变色。动画期间暂时锁定重复点击，避免一次操作被重复扣分。

4. 关卡可解性

删除箭头只会减少阻挡，因此求解器每轮寻找一个当前路径畅通的箭头并删除它。如果剩余箭头存在但没有任何可删除箭头，则说明局面锁死。当前 5 个关卡均通过完整解序检查。

五、AIGC 使用过程与人工验证

本项目使用 OpenAI Codex 作为 Coding Agent，辅助需求拆解、Tkinter 界面初稿、路径算法、关卡构造、存档逻辑和测试用例设计。AIGC 只提供候选实现，最终代码经过本人运行、测试和修改。

代表性过程	我的请求	AI 输出与实际效果	人工修改和验证
需求拆解	将作业要求拆成基础规则、界面、关卡、异常流程	给出模块划分和验收清单	对照作业原文逐项补齐开始、游戏、结果界面
路径算法	设计四方向单格箭头的统一判定	给出方向向量和逐格扫描函数	增加边界、阻挡、身后箭头不影响等测试
界面初稿	用 Tkinter Canvas 完成棋盘和箭头绘制	给出按钮、状态栏和动画框架	根据实际运行调整布局、颜色、碰撞反馈时间
关卡与求解器	生成多关卡并验证可以通关	给出固定布局和合法解序搜索	调整位置，运行求解器并逐关试玩
测试与文档	生成 unittest 框架和博客提纲	给出 T01-T06 测试思路	修改断言，实际运行 8 项测试并补充限制说明

我特别检查了两个风险：扩展功能不能改变单格箭头的基础规则；关卡不能只凭肉眼判断可解，必须通过完整解序验证。

六、测试结果

测试命令：

python -m unittest tests.test_game -v

当前测试结果为 8 项全部通过：

编号/类别	验证内容	结果
T01	路径畅通时箭头飞出并消失	通过
T02	路径被挡时箭头保留、失误次数减 1	通过
T03	边界箭头可直接飞出且不越界报错	通过
T04	清空全部箭头后进入通关/下一关流程	通过
T05	失误次数耗尽后进入失败界面	通过
T06	重新开始恢复初始布局和失误次数	通过
其他	关卡可解性、撤销、提示、AI、存档	通过

已在本机完成自动化验证，并生成开始、游戏、碰撞、通关和选关界面的完整运行截图。发布前仍会由本人进行最终逐关试玩。

七、运行方式

项目使用 Python 标准库 Tkinter，不需要安装 Pygame 或其他第三方包。下载源码后运行：

python one_arrow_after_another.py

操作方式：鼠标点击棋盘箭头尝试发射；R 重新开始当前关；Esc 返回开始界面；也可以使用界面上的提示、撤销和 AI 自动解题按钮。项目源码、README、测试文件和完整运行截图已上传至 GitHub 仓库。

八、PSP 估算与实际记录

任务	预计耗时/小时	实际耗时/小时
需求阅读与玩法设计	0.8	1.0
Tkinter 界面实现	1.5	2.0
路径判定与游戏状态	1.0	1.2
关卡设计与可解性验证	0.8	1.0
计时、评分、辅助与存档	1.2	1.5
AIGC 辅助开发与修改	1.0	1.2
测试、调试和文档	1.0	1.3
合计	7.3	9.2

实际耗时增加的主要原因是界面状态较多，加入辅助功能后需要重新检查按钮状态、动画锁定和存档边界。

九、心得体会

这次作业让我认识到，“点击箭头并判断能不能出去”虽然规则简单，但实现时必须明确检查起点、边界、阻挡后的恢复状态，以及动画期间是否允许再次点击。项目中最重要的设计是把规则层、状态层和界面层分开：路径函数只回答是否畅通，游戏状态函数负责改变数据，Tkinter Canvas 负责显示。这样调整按钮样式或动画时间不会改变核心判定。

AIGC 对需求拆解、重复代码和测试框架很有帮助，但生成结果不能直接视为正确答案。关卡是否真的可解、边界箭头是否正常、撤销是否恢复正确状态，都需要通过测试和实际运行确认。