软件工程第二次作业

一箭又一箭 — 开发博客

项目 内容
这个作业属于哪个课程 https://edu.cnblogs.com/campus/fzu/2026-01SoftwareEngineeringandSoftwareEngineeringPractice
这个作业要求在哪里 https://edu.cnblogs.com/campus/fzu/2026-01SoftwareEngineeringandSoftwareEngineeringPractice/homework/16718
这个作业的目标 使用 Python 和 AIGC 完成"一箭又一箭"小游戏
学号 102402146
GitHub 仓库 https://github.com/508236985/arrow

一、项目展示

1.1 开始界面

启动游戏后进入开始菜单，四个方向的装饰箭头围绕标题旋转，中心有脉动蓝色光晕，下方为"开始游戏"按钮和玩法提示。
屏幕截图 2026-09-22 171645

1.2 游戏过程

棋盘为 7×7 网格，蓝色箭头带发光效果和呼吸动画。点击前方无阻挡的箭头时，箭头沿方向飞出棋盘并留下蓝色粒子尾迹；点击被阻挡的箭头时，箭头变红并随机抖动，同时出现橙色扩散闪烁环，失误次数减 1。
屏幕截图 2026-09-22 171840

1.3 通关界面

清空全部箭头后弹出通关面板，包含"进入下一关"和"返回主菜单"两个按钮。
屏幕截图 2026-09-22 171854

1.4 失败界面

失误次数耗尽后弹出失败面板，提供"重新开始"按钮。
屏幕截图 2026-09-22 171937

二、项目介绍

2.1 游戏规则

  1. 棋盘中有上、下、左、右四种方向的箭头
  2. 点击箭头后，沿其方向检查到棋盘边界之间是否有其他箭头
  3. 无阻挡 → 箭头飞出棋盘并消除
  4. 有阻挡 → 箭头不能消除，消耗 1 次失误机会
  5. 清空全部箭头 → 通关，进入下一关
  6. 失误耗尽 → 失败，可重新开始

2.2 界面设计

  • 配色：深蓝紫渐变背景 + 霓虹青蓝箭头 + 红色碰撞提示
  • 顶栏：标题、关卡名称、心形失误计数（参数方程绘制）
  • 棋盘：7×7 网格，棋盘格交替配色
  • 底栏：重开本关 / 下一关 两个圆角按钮
  • 弹窗：半透明遮罩 + 圆角面板 + 顶部色带

2.3 主要功能

  • 鼠标点击箭头进行消除尝试
  • 四方向路径检测（同行/同列扫描到边界）
  • 碰撞反馈（变色 + 抖动 + 闪烁环 + 粒子爆发）
  • 飞行动画（加速飞出 + 粒子尾迹）
  • 失误次数显示与耗尽判定
  • 3 个关卡的加载与切换
  • 开始菜单 / 通关 / 失败 / 全部通关 四种状态界面

2.4 特色

  • 使用 pygame.draw.polygon 绘制箭头形状，不依赖字体符号
  • 完整粒子系统（爆发 + 尾迹 + 重力下落 + 透明度衰减）
  • 箭头呼吸动画与出场缩放动画
  • 开始界面四向装饰箭头绕标题旋转

三、实现思路

3.1 数据表示

方向使用字符串表示，映射为坐标增量：

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

关卡用二维列表表示，每个元素为方向字符串或 None（空格）：

grid = [
    [None, None, None, None, "left", None, None],
    [None, None, "up",  None, "left", None, None],
    ...
]

箭头用 Arrow 类封装，包含行列坐标、方向、飞行状态、碰撞计时器等。

3.2 路径检测方法

核心函数 is_blocked(arrow, grid)：

def is_blocked(arrow, grid):
    dx, dy = DIRS[arrow.direction]
    x = arrow.col + dx
    y = arrow.row + dy
    while 0 <= x < COLS and 0 <= y < ROWS:
        if grid[y][x] is not None:
            return True
        x += dx
        y += dy
    return False

思路：从箭头所在格子出发，沿方向逐格扫描，直到出界。若途中遇到任何非空格（其他箭头），则返回 True（被阻挡）；若顺利到达边界仍无阻挡，返回 False。

由于使用 while 0 <= x < COLS and 0 <= y < ROWS 作为循环条件，位于边缘且朝向棋盘外的箭头会立即退出循环，不会发生数组越界。

3.3 点击处理

def arrow_clicked(arrow, grid, mistakes, particles):
    if is_blocked(arrow, grid):
        arrow.shake()
        particles.burst(...)
        mistakes -= 1
        return mistakes, False
    arrow.flying = True
    grid[arrow.row][arrow.col] = None
    return mistakes, True

3.4 关卡求解验证

三个关卡均通过回溯法验证存在通关顺序：对每个可消除的箭头尝试移除，若最终 grid 为空则关卡有解。

四、AIGC 使用过程

4.1 核心逻辑与初版界面

项目 内容
子任务 实现游戏核心逻辑（路径检测、点击消除、失误计数、关卡切换）+ 初版图形界面
借助何种 AIGC 技术 Trae IDE 内置 AI 编程助手（基于大语言模型）
AI 实现或提供了什么 生成了完整的单文件游戏代码，包括：Arrow 类定义、四个方向的路径检测函数、3 个关卡数组、主事件循环、初版网格和箭头绘制
效果如何 核心逻辑正确，游戏可运行。但箭头使用 Unicode 字符 ↑↓←→，在默认字体下显示为方块；中文文字同样无法显示
人工修改 后续专门针对字体问题进行了修复（见 4.2）

4.2 中文字体与箭头显示修复

项目 内容
子任务 修复箭头和中文文字显示为方块的问题
借助何种 AIGC 技术 Trae IDE 内置 AI 编程助手
AI 实现或提供了什么 编写了 find_chinese_font() 函数，遍历系统字体目录候选列表（msyh.ttc、simhei.ttf 等），逐个尝试加载并渲染测试文本；将 FONT_BIG/MED/SM 改为使用找到的中文字体
效果如何 中文文字和箭头符号能正常显示。但箭头仍为字体字符，样式单一且不同系统下字形可能不一致
人工修改 后续在 UI 重写中改用多边形绘制箭头（见 4.3），彻底脱离字体依赖

4.3 UI 全面重写与粒子系统

项目 内容
子任务 重写视觉界面，提升美观度并加入动画特效
借助何种 AIGC 技术 Trae IDE 内置 AI 编程助手
AI 实现或提供了什么 1) 用 pygame.draw.polygon 绘制四方向箭头多边形（主体 + 尾部三角 + 外层发光晕）；2) 实现 ParticleSystem 粒子系统（爆发、尾迹、重力、透明度衰减）；3) 深蓝紫渐变背景 + 棋盘格配色；4) 箭头呼吸动画、出场缩放、碰撞扩散环；5) 参数方程绘制心形失误计数
效果如何 视觉效果大幅提升，箭头立体感强，粒子特效流畅。但部分按钮和弹窗文字中使用了 emoji（🔄💔🏆 等），在中文字体下显示为方框
人工修改 手动将所有 emoji 替换为纯文字（如"重开本关"、"失败"等），确保全中文环境下正常显示

4.4 开始菜单与通关流程完善

项目 内容
子任务 添加开始界面，通关后提供返回主菜单选项
借助何种 AIGC 技术 Trae IDE 内置 AI 编程助手
AI 实现或提供了什么 1) 新增 draw_start_menu() 函数，包含四向装饰箭头绕标题旋转、中心脉动光晕、开始按钮；2) 主循环新增 start_menu 状态分支；3) 改造 draw_overlay() 支持双按钮，通关界面添加"返回主菜单"按钮
效果如何 启动后先显示开始菜单，通关后可选择进入下一关或返回主菜单，流程完整
人工修改 无重大修改，测试确认各状态切换正常

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 箭头飞出棋盘并消失 箭头沿方向加速飞出，留下蓝色粒子尾迹，飞出屏幕后从列表移除 通过
T02 点击前方有阻挡的箭头 箭头不消失，失误次数减 1 箭头变红并随机抖动，出现橙色扩散环，心形失误计数减 1 通过
T03 点击位于边缘且朝向棋盘外的箭头 箭头正常消失，不发生越界错误 箭头立即飞出，控制台无报错 通过
T04 消除本关全部箭头 显示通关并进入下一关 弹出通关面板，点击"进入下一关"加载下一关布局 通过
T05 失误次数耗尽 显示失败并允许重新开始 弹出失败面板，点击"重新开始"恢复关卡初始状态 通过
T06 游戏进行中重新开始 箭头布局和失误次数恢复 点击"重开本关"按钮后，箭头布局和失误次数（5）恢复初始值 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 1.0 0.5 -0.5
Python 与图形库学习 1.0 0.5 -0.5
游戏界面实现 3.0 4.0 +1.0
路径与碰撞逻辑实现 2.0 1.0 -1.0
关卡设计 1.5 1.0 -0.5
AIGC 辅助开发 2.0 3.0 +1.0
测试与修改 1.5 2.0 +0.5
README 与博客撰写 1.0 1.5 +0.5
合计 13.0 13.5 +0.5

七、心得体会

7.1 AI 带来的帮助

  1. 快速搭建框架：AI 一次性生成了可运行的完整游戏骨架（Arrow 类、路径检测、主循环、关卡数据），省去了大量基础代码编写时间，让我能专注于玩法和视觉优化。

  2. 算法实现准确：路径检测的核心逻辑由 AI 生成，边界条件处理得当（while 0 <= x < COLS），没有出现数组越界问题。

  3. 视觉效果丰富：粒子系统、渐变背景、多边形箭头、参数方程心形等效果都由 AI 生成，极大提升了游戏观感，而这些如果纯手写需要花费大量时间调试数学参数。

7.2 出现的问题

  1. 字体兼容性：AI 最初使用 pygame.font.Font(None, size) 默认字体，导致中文和箭头符号显示为方块。需要手动添加字体查找逻辑，并最终改用多边形绘制箭头来彻底解决。

  2. Emoji 显示问题：AI 在按钮和弹窗文字中加入了 emoji 字符（🔄💔🏆），但中文字体不支持这些字符，显示为方框。需要手动替换为纯中文文字。

  3. UI 迭代次数多：初版 UI 比较简陋，经过多次重写才达到满意效果，实际耗时比预估多。

7.3 收获

  • 学会了使用 pygame.draw.polygon 绘制任意形状，比依赖字体字符更可靠
  • 掌握了粒子系统的基本实现（位置、速度、重力、生命周期、透明度衰减）
  • 理解了用参数方程绘制心形等图形的方法
  • 体会到 AI 辅助开发中"生成-测试-修改"的迭代流程，AI 提供初稿，人工负责验证和调整细节
  • 认识到字体和字符编码是跨平台图形应用中容易踩坑的地方，应优先使用图形绘制而非文字符号
posted @ 2026-09-22 17:43  郑仕廷  阅读(7)  评论(0)    收藏  举报