软件工程第二次个人作业——星愿：一箭又一箭

软件工程第二次个人作业：星愿：一箭又一箭

一、作业信息

项目	内容
这个作业属于哪个课程	2026 年软件工程与软件工程实践
这个作业要求在哪里	第二次个人作业：利用 AIGC 完成小游戏
这个作业的目标	使用 Python 和 AIGC 完成“星愿：一箭又一箭”小游戏
学号	102402134
GitHub 仓库	https://github.com/wlangleah-maker/2026-software-engineering-assignment
截止时间	2026-09-22 23:59:59

二、项目展示

本项目使用 Python 标准库 Tkinter 实现，无需下载额外的图形库。程序包含开始界面、游戏界面、单关评分界面、最终通关界面和失败界面。

开始界面

游戏过程

碰撞反馈

单关评分

最终通关画面

失败界面

五个关卡已实际试玩，关卡切换、评分、最终通关和失败重试功能均运行正常。

三、项目介绍

“一箭又一箭”是一款点击式箭头解谜游戏。棋盘中的箭头具有上、下、左、右四种方向。点击箭头时，程序检查箭头前进方向上是否还有其他箭头：

• 路径畅通：播放飞出动画，随后从棋盘中移除；
• 路径被阻挡：箭头变红并晃动，失误机会减 1；
• 清空全部箭头：本关通关并进入下一关；
• 失误机会耗尽：显示失败界面，可以重新开始；
• 游戏进行中也可以随时重新开始当前关卡。

项目共设计了 5 个难度递增的关卡。除了人工试玩外，还编写了深度优先搜索求解器和自动化测试，验证每个关卡至少存在一种通关顺序。

四、实现思路

4.1 数据表示

每个箭头使用不可变数据类 Arrow 表示：

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

row 和 col 表示箭头在网格中的位置，direction 取 up、down、left、right。每个关卡由一个箭头列表构成，界面和游戏规则不依赖固定关卡，可以方便地增加新关卡。

4.2 路径检测

基础版箭头只占一个网格，因此只需检查同一行或同一列：

if direction == "up":
    检查同列且 row 更小的箭头
elif direction == "down":
    检查同列且 row 更大的箭头
elif direction == "left":
    检查同行且 col 更小的箭头
elif direction == "right":
    检查同行且 col 更大的箭头

实现中没有直接访问 board[row - 1][col]，而是遍历仍然存在的箭头并比较坐标，因此位于棋盘边缘的箭头不会产生负索引或数组越界问题。

4.3 游戏状态

GameModel 保存当前剩余箭头和失误次数。界面只负责显示、点击和动画，路径判断、扣除失误、胜负状态等规则放在独立模块中。这样既降低界面代码复杂度，也便于单元测试。

4.4 动画反馈

成功点击时，箭头根据方向向量逐帧移动，直到飞出棋盘，再从模型中删除。碰撞时使用正弦函数产生逐渐衰减的往复位移，同时把箭头临时显示为红色。动画期间暂时禁止新的点击，避免一次操作被重复处理。

五、AIGC 使用过程

以下记录来自本次项目的实际协作过程。

子任务	借助何种 AIGC 技术	AI 实现或提供了什么	效果如何及人工修改
路径检测	ChatGPT	根据箭头的行、列和方向生成四个方向的检测思路与代码	初始讨论中发现向上判断可能出现负索引或越界，因此人工改为遍历现存箭头并比较坐标。修改后边缘箭头不会越界，四方向判断通过自动化测试。
关卡设计	Codex	生成 5 个关卡数组，并提供可解性验证思路	初始布局存在循环阻挡、无法通关的风险。人工调整箭头位置和方向，并增加 DFS 求解器验证。最终 5 关均能自动求得完整消除顺序。
碰撞动画与界面美化	Codex	根据已有动画状态补全流星晃动和飞出动画，并协助制作半透明棋盘、五角星流星及星空界面	初始动画基本可用，之后根据实际试玩调整为 18 帧、每帧约 22 毫秒，并多次修改流星造型和背景。最终动画速度自然，碰撞、飞出和界面切换均正常。
自动化测试	ChatGPT/Codex	根据 T01—T06 要求整理单元测试，并增加关卡可解性测试	人工检查测试断言与实际规则一致，测试覆盖成功消除、阻挡扣分、边界、通关、失败、重开和关卡可解性。

AI 提升了代码框架搭建和测试用例整理的速度，但生成结果仍需要实际运行、阅读和修改。尤其是边界条件和关卡可解性，不能只根据代码表面判断。

六、测试结果

测试方式为自动化单元测试与手工界面测试相结合。

编号	测试内容	操作步骤	预期结果	实际结果	是否通过
T01	点击前方无阻挡的箭头	启动第一关，点击任意朝棋盘外的箭头	箭头飞出棋盘并消失	自动化逻辑测试通过；界面执行飞出动画后箭头消失	通过
T02	点击前方有阻挡的箭头	在第二关先点击被同行箭头阻挡的箭头	箭头不消失，产生碰撞反馈，失误次数减 1	箭头红色晃动并保留，失误机会减 1	通过
T03	点击边缘且朝向棋盘外的箭头	分别测试上、下、左、右边缘箭头	正常飞出并消失，不发生越界	四个方向均通过边界单元测试，未发生异常	通过
T04	消除本关全部箭头	按可行顺序清空关卡	显示通关并进入下一关	显示通关弹层，点击后进入下一关	通过
T05	失误次数耗尽	连续 3 次点击被阻挡箭头	显示失败并允许重新开始	显示失败弹层，可重新载入当前关卡	通过
T06	游戏进行中重新开始	先消除箭头并产生一次失误，再点击重新开始	箭头布局和失误次数恢复	模型恢复初始箭头集合和 3 次机会	通过
T07	关卡可解性	对 5 个关卡运行 DFS 求解器	每关返回覆盖全部箭头的消除顺序	5 个关卡均找到完整解	通过

运行测试命令：

python -m unittest -v test_game.py

七、PSP 表格

以下为本次开发的合理记录初稿。提交者应根据自己的真实用时复核并修改，不能把不真实的数据直接提交。

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	0.8	-0.2
Python 与图形库学习	1.5	0.8	-0.7
游戏界面实现	3.0	3.2	+0.2
路径与碰撞逻辑实现	2.5	2.8	+0.3
关卡设计	1.5	1.8	+0.3
AIGC 辅助开发	1.5	1.5	0.0
测试与修改	2.0	2.2	+0.2
README 与博客撰写	2.0	2.9	+0.9
合计	15.0	16.0	+1.0

实际耗时共 16.0 小时，比预估多 1.0 小时，主要原因是界面美化、素材调整和博客整理所需时间比预想更多。

八、心得体会

本次作业让我体验了 AIGC 参与小型软件项目的完整过程。AI 能够快速提供结构设计、函数框架和测试思路，减少查找语法和重复编码所需的时间，但 AI 生成的内容不一定天然正确。例如，边界遍历可能出现负索引，随机生成的关卡也可能因为循环阻挡而无法通关。如果不进行实际测试，很容易把隐藏问题带入最终项目。

我将界面与核心规则分开，使路径检测可以脱离图形界面单独测试；同时编写 DFS 求解器验证关卡是否可通关。这个过程让我进一步理解了二维坐标、方向判断、状态管理、事件循环和动画的实现方式，也认识到“能运行”不等于“正确”。使用 AIGC 时，开发者仍然需要明确需求、阅读关键代码、构造边界测试并对最终结果负责。