软件工程第二次个人作业

项目：一箭又一箭 Python小游戏开发

项目	内容
这个作业属于哪个课程	https://edu.cnblogs.com/campus/fzu/202601SofwareEngineering
这个作业要求在哪里	https://edu.cnblogs.com/campus/fzu/202601SofwareEngineering/homework/16717
这个作业的目标	使用 Python + Pygame，借助AIGC工具完成“一箭又一箭”箭头解谜小游戏，实现箭头路径检测、关卡管理、动画反馈、多界面切换等功能，理解图形界面开发与游戏状态管理。
学号	102401202
GitHub 仓库	https://github.com/hongyalin/arrow-shoot-game

一、项目展示

1. 开始界面：游戏主页，展示游戏标题，点击开始游戏进入关卡

2. 游戏界面：显示棋盘网格、方向箭头、关卡号、剩余箭头、剩余失误次数、计时、重新开始按钮、提示按钮

3. 成功界面：清除全部箭头后弹出通关弹窗，展示用时，支持下一关/返回主页

4. 失败界面：失误次数耗尽，弹出失败弹窗，支持重试/返回主页

5.碰撞反馈：当箭头碰到前方阻挡时，会变红向前移动至碰到阻挡后返回

6.提示效果：当点击提示图标时，前方无阻挡的箭头会变黄闪烁。每关最多提示两次。

7.重新开始效果：当点击重新开始时，该关游戏页面会回归最初状态。

8.全部关卡通关页面：

二、项目介绍

1.游戏规则

本项目是点击式箭头解谜小游戏，参考微信小游戏《一箭又一箭》核心玩法，独立实现所有代码与素材。

1. 棋盘网格内存在上、下、左、右四个方向的箭头。
2. 玩家点击箭头，程序检测箭头前进方向：
   • 如果箭头朝向棋盘外的路径上没有其他箭头阻挡，箭头播放飞出动画，然后从棋盘消除。
   • 如果路径存在其他箭头阻挡，箭头播放碰撞回弹动画，本次点击消耗1次失误机会。
3. 玩家一共有3次失误机会，失误次数耗尽则本关失败。
4. 清空本关卡所有箭头，即可通关，进入下一关卡。
5. 游戏内置3个可通关关卡，支持随时点击【重新开始】重置当前关卡。

2.界面设计

游戏一共包含3类页面：

1. 开始界面：带有美化背景图，游戏标题、游戏操作提示、开始游戏按钮。
2. 游戏界面：浅蓝简约风格背景，绘制网格棋盘；顶部显示关卡编号、剩余箭头数量、计时、红心血条（剩余失误次数）；右上角【重新开始】按钮；右下角提示锦囊按钮；点击箭头有飞出/碰撞动画反馈。
3. 结果界面：分为通关成功界面、失败界面，使用独立背景图，中间弹窗展示文字信息与操作按钮。

3.主要功能

• 鼠标点击箭头交互
• 四方向路径检测与阻挡判断
• 箭头飞出、碰撞回弹动画效果
• 失误次数（红心）显示与消耗
• 3个可通关关卡，关卡自动切换
• 计时功能、剩余箭头计数
• 提示锦囊功能（附加功能）
• 多页面状态管理：start / play / win_level / win / lose / all_clear
• 背景图片加载，美化UI（附加功能）

三、实现思路

1. 数据结构设计

• 方向常量：UP=0, DOWN=1, LEFT=2, RIGHT=3，搭配方向偏移数组DIR_OFFSET，存储每个方向xy移动增量。
• 箭头类 Arrow：封装箭头坐标x,y、方向dire；保存动画状态：flying（是否飞出）、block_anim（碰撞回弹动画）、locked（被阻挡锁定）、hint_highlight（提示高亮标记），提供update()更新动画、draw()绘制箭头文字与动画。
• 关卡数据 LEVELS：使用列表存储每一关所有箭头坐标+方向，每一关是一个子列表。
• 游戏状态 state：使用字符串标记游戏当前页面状态，start主页、play游戏棋盘、win_level单关通关、win全部通关、lose关卡失败。

2. 核心：路径检测算法

关键代码片段

def check_path(self, arrow):
    dx, dy = DIR_OFFSET[arrow.dire]
    cx, cy = arrow.x, arrow.y
    while True:
        cx += dx
        cy += dy
        # 判断是否到达棋盘边界
        if cx < 0 or cx >= GRID_COLS or cy <0 or cy >= GRID_ROWS:
            return True, 0 # 无阻挡，可以飞出
        # 检查路径上是否存在其他箭头
        for a in self.arrows:
            if a.x == cx and a.y == cy:
                # 存在阻挡，返回碰撞距离
                return False, math.hypot((cx-arrow.x)*CELL_SIZE, (cy-arrow.y)*CELL_SIZE)

逻辑说明：

1. 获取箭头方向对应的 x、y 步长。

2. 沿着箭头方向一格一格向前遍历。

3. 如果坐标超出棋盘边界：路径畅通，箭头可以飞出。

4. 如果遍历到任意其他箭头的坐标：判定被阻挡，返回 False，同时计算碰撞距离用于回弹动画。

3. 游戏状态流转

1.程序启动 → 进入start主页，点击开始游戏，加载第 0 关，切换play状态。

2.在play状态：玩家点击箭头，执行路径检测。

• 可飞出：箭头开启飞出动画，动画结束后从 arrows 列表删除；判断 arrows 列表是否为空，为空进入win_level单关通关。

• 被阻挡：开启碰撞回弹动画，失误次数mistake +=1；判断失误次数是否等于最大值，达到上限进入lose失败页面。

3.通关页面：点击下一关，加载下一关数据；全部 3 关打完，进入最终全部通关页面。

4.失败页面：点击重新开始，重置当前关卡所有数据，回到play状态。

4. 动画与界面绘制

绘制遵循先画背景图，再绘制面板、文字、网格、箭头、按钮的顺序。

• 飞出动画：箭头沿着方向持续偏移，到达边界后移除。

• 碰撞动画：箭头向前移动一小段，再回弹回到原位置，使用缓动函数实现平滑效果。

四、AICG使用过程记录

子任务	借助何种 AIGC 技术	AI 实现或提供了什么	效果如何	人工修改
路径检测逻辑	豆包	生成上下左右 4 个方向的路径检测代码，循环遍历判断前方是否存在箭头	基础逻辑正确，但向上检测时存在数组越界风险，边界判断不完善	修改边界判断条件，调整循环终止逻辑，增加距离计算用于碰撞动画
箭头碰撞与飞出动画	豆包	生成 Arrow 类的动画更新、缓动函数代码，实现箭头移动效果	动画可以运行，但是回弹速度过快，动画不够顺滑	修改 ease_in_out_sine 缓动函数，调整动画步长，优化动画时长
界面美化与多页面背景加载	豆包	编写图片加载代码，提供多状态页面绘制模板	图片加载代码写在窗口初始化之前，触发 pygame 报错，缺少异常容错	调整图片加载顺序，增加 try-except 捕获图片缺失异常，修改 draw 函数，保证先绘制背景再绘制弹窗面板

五、测试结果

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	箭头播放飞出动画，飞出棋盘并消失	箭头正常飞出并从列表移除	通过
T02	点击前方有阻挡的箭头	箭头触发碰撞回弹动画，不消失，失误次数 - 1	箭头回弹，红心减少一颗	通过
T03	点击位于边缘、朝向棋盘外的箭头	箭头正常飞出，不发生数组越界报错	箭头正常飞出，无程序崩溃	通过
T04	消除本关全部箭头	清空所有箭头后，弹出通关弹窗，可进入下一关	全部箭头消除后，自动切换通关界面，点击下一关加载新关卡	通过
T05	失误次数耗尽	失误次数等于最大限制，弹出失败界面，支持重新开始	红心全部消失，进入失败页面，重试按钮可以重置关卡	通过
T06	游戏进行中点击重新开始	当前关卡箭头布局、失误次数、计时全部恢复初始状态	棋盘重置，红心恢复 3 颗，计时清零	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	2	1	-1
Pygame 图形库学习	3	4	+1
游戏界面实现（页面、按钮、文字）	4	2	-2
路径检测与碰撞逻辑实现	4	5	+1
关卡设计与关卡试玩验证	2	1	-1
AIGC 素材生成	1	3	+2
测试与 Bug 修改	2	3	+1
README 文档与博客撰写	2	4	+2
合计	20	23	+3

七、心得体会

本次作业使用 Python 和 Pygame 完成 “一箭又一箭” 小游戏，并且借助 AIGC 工具辅助开发。AIGC 在代码模板编写、算法思路参考、美术素材生成、文档撰写方面提供了很大帮助，能够快速搭建项目基础框架，节省大量重复代码编写时间。

但是 AI 生成的代码存在明显缺陷：边界条件考虑不全、代码顺序错误、动画参数不符合预期，不能直接复制粘贴运行。我必须读懂每一段代码，手动调试、修改边界逻辑、修正 bug，测试每一个关卡，才能保证程序稳定运行。

通过本次项目，我理解了游戏状态管理、二维网格坐标、路径遍历检测的原理，学会 Pygame 图形绘制、动画实现、图片资源加载。同时认识到，AI 是辅助开发工具，开发者必须掌握代码逻辑、完成测试验证，对最终代码负责。

在开发过程中，我额外增加了计时、提示锦囊等附加功能，进一步熟悉了界面交互和动画效果开发。本次项目的经验，也让我对小型图形化软件项目的完整开发流程有了完整认知。