软工第二次作业

“一箭又一箭” 小游戏开发博客

一、基本信息

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 和 AIGC 完成“一箭又一箭”小游戏
学号	102401233
GitHub 仓库	https://github.com/Zzl299/arrow-game

二、项目展示

• 开始界面：

• 游戏过程：

• 碰撞反馈：

• 提示功能：

• 通关界面：

• 失败界面：

• 全部通关：

• 演示动图（自动通关第 1 关，含一次故意碰撞）：

三、项目介绍

游戏规则：棋盘上分布着若干带方向的箭头（上 ↑ / 下 ↓ / 左 ← / 右 →）。点击一个箭头后，程序检查该箭头前进方向上、到棋盘边界之间是否还有其他箭头：

• 无阻挡 → 箭头飞出棋盘并被消除；

• 有阻挡 → 箭头不能消除，发生碰撞（抖动 + 红色光圈 + “被挡住了！” 提示），并消耗 1 次失误机会；

• 失误次数耗尽 → 本关失败，可重新开始；

• 清空全部箭头 → 通关，进入下一关。

界面设计：深色主题，包含开始界面、游戏界面（顶部信息栏 + 中央棋盘）、通关 / 失败 / 全部通关结算界面。箭头按方向使用不同颜色（上绿、下橙、左蓝、右红），信息栏显示当前关卡、剩余箭头、剩余失误（红心）、用时。

主要功能：3 个可通关关卡（已通过可解性自动验证）、鼠标点击交互、飞出 / 碰撞动画、失误机制、通关 / 失败 / 重开流程、快捷键（R 重开、H 提示）。

特色（附加功能）：提示功能（高亮一个当前可飞出的箭头）、每关计时、通关星级评价（0 失误 3 星、1 次 2 星、2 次 1 星）、程序实时生成的飞出 / 碰撞提示音。全部视觉元素均为代码绘制，无任何外部素材。

四、实现思路

1. 箭头、方向与关卡如何表示

箭头用 Arrow 类表示，记录行号、列号、方向（UP/DOWN/LEFT/RIGHT 四个整数常量）与动画状态：

class Arrow:

    def \_\_init\_\_(self, r, c, d):

        self.r, self.c = r, c      # 所在行列

        self.d = d                 # 方向

        self.state = "idle"        # idle / flying / colliding

        self.t = 0.0               # 动画进度

棋盘是二维数组 grid，元素为 Arrow 或 None（空格）。关卡数据用字符直观书写，加载时转换：

LEVELS = \[

    \_lv(\[

        "← → · · ·",   # 第 1 关

        "· · ↑ · ·",

        "↓ · · → ·",

        "· ↑ · · ←",

    ]),

    ...

]

2. 路径检测（核心逻辑）

点击箭头后，从箭头所在格出发，沿其指向方向逐格检查到棋盘边界，只要遇到任意非空格即判定 “被阻挡”：

def path\_blocked(self, r, c):

    a = self.grid\[r]\[c]

    if a is None:

        return False

    d = a.d

    if d == UP:

        for rr in range(r - 1, -1, -1):     # 向上逐格

            if self.grid\[rr]\[c] is not None:

                return True

    elif d == DOWN:

        for rr in range(r + 1, self.rows):  # 向下逐格

            if self.grid\[rr]\[c] is not None:

                return True

    elif d == LEFT:

        for cc in range(c - 1, -1, -1):     # 向左逐格（从 c-1 开始，避开自身格）

            if self.grid\[r]\[cc] is not None:

                return True

    else:                                    # RIGHT

        for cc in range(c + 1, self.cols):

            if self.grid\[r]\[cc] is not None:

                return True

    return False

以作业中的两个例子验证：

• → · · ↑ ·：第一个 → 的右侧存在 ↑，逐格检查到 (0,3) 时返回 True（被阻挡）；

• ↑ · · · →：最后一个 → 右侧全为空，循环自然结束返回 False（可飞出）。

边界处理是重点：向上检测从 r-1 开始、向左从 c-1 开始，保证顶行 / 最左列的箭头不会越界、也不会把自己当成阻挡者（详见下文 AIGC 记录 1、2）。

3. 游戏流程状态机

用字符串状态管理界面流程：start → play → clear / over / all_clear。update(dt) 负责推进动画（飞出：位移 + 缩小 + 淡出；碰撞：正弦抖动 + 红色光圈）与胜负判定，绘制与逻辑分离。

五、AIGC 使用过程

本次开发全程使用大模型编程助手（本作业实际使用豆包）辅助，记录了 4 次具有代表性的协作过程。以下是过程摘要：

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
需求分析与代码骨架	豆包（大模型对话）	根据作业要求生成游戏框架：常量、关卡数据结构、棋盘渲染、点击消除	基础版可运行	无
路径检测	豆包（大模型对话）	生成四个方向的检测代码	向上 / 向下正确，但向左检测存在边界 Bug（遍历含自身格，导致边缘 ← 被误判为阻挡）	编写单元测试定位问题后，把边界从 range(c, -1, -1) 改为 range(c-1, -1, -1)，测试通过
关卡设计	豆包（大模型对话）	生成 3 关的关卡数组	第 2 关初版存在死锁无法通关	编写 “可解性贪心验证” 测试发现死锁（3 个箭头互相阻挡），重新设计第 2 关布局并通过验证
碰撞动画与附加功能	豆包（大模型对话）	生成碰撞抖动 / 飞出动画代码，提示、星级、音效等附加功能	基本可用，动画速度偏快 / 抖动过猛	人工试玩后调整动画时长（飞出 0.30s、碰撞 0.50s）、抖动幅度，并修复 “飞出中的箭头仍占格导致快速连点误判碰撞” 的问题

记录 1：需求分析与代码骨架。 我向 AI 说明作业要求（四种方向箭头、路径检测、失误次数、至少 3 关、通关 / 失败界面、重新开始），AI 给出了 pygame 方案的整体结构：常量与颜色、关卡数据、Arrow 类、Game 类（加载关卡、坐标换算、路径检测、点击处理、绘制）。实际效果：基础骨架可以直接运行，棋盘和箭头正常显示，点击可消除箭头。

记录 2：路径检测与边界 Bug 修复。 AI 初版生成的向左检测代码为 for cc in range(c, -1, -1)，会把箭头自身所在格也算进阻挡路径 —— 最左列的 ← 永远无法飞出。我编写了针对边界情况的单元测试（最左端 ←、最顶端 ↑、最右端 →、最底端 ↓ 均应可飞出且不越界），测试失败后把边界条件改为 range(c - 1, -1, -1)，全部测试通过。这也是作业测试项 T03 的直接来源。

记录 3：关卡设计（死锁的发现与修复）。 AI 生成第 2 关初版布局后，我写了一个 “可解性验证器”：只要存在可消除箭头就一直消除，若最终仍有剩余则说明存在死锁。验证器立刻发现第 2 关剩余 3 个箭头互相阻挡、永远无法通关（例如同一行出现 → … ← 且二者中间无任何可移除的箭头）。我重新设计了第 2 关：(1,1)↓ 被 (4,1)← 阻挡、(2,3)→ 被 (2,5)↑ 阻挡，但阻挡者本身可被先消除，验证器确认三关全部可解。

记录 4：动画、音效与附加功能。 AI 生成的碰撞动画使用正弦抖动 + 红色光圈，飞出动画使用 “位移 + 缩小 + 淡出”。试玩后发现两个问题：一是动画速度偏快、反馈不清晰，我调整了 FLY_TIME 与 COLLIDE_TIME；二是飞出动画期间箭头仍占据棋盘格，导致快速连点时被误判为碰撞，我改为 “点击成功立即从棋盘移除，动画对象单独管理”。随后在 AI 辅助下增加了提示（H）、计时、星级评价与实时生成的提示音。

六、测试结果

1. 自动化测试

运行 python -m unittest test_game -v，共 20 项测试全部通过，覆盖：四方向路径检测与边界、点击消除 / 阻挡、失误耗尽、通关与关卡切换、重新开始、提示功能、星级计算、三关可解性、各界面离屏渲染冒烟测试。另外进行了真实窗口冒烟测试（游戏可正常启动、退出，音效初始化正常）。

2. 作业要求的测试项

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	箭头播放飞出动画后消失，剩余箭头数 -1	通过
T02	点击前方有阻挡的箭头	箭头不消失，失误次数减 1	箭头抖动并显示 “被挡住了！”，失误次数 3→2	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	最上 / 最下 / 最左 / 最右的朝外箭头均正常飞出，无越界	通过
T04	消除本关全部箭头	显示通关并进入下一关	显示 “恭喜通关！” 与星级 / 用时，点击 “下一关” 进入第 2 关	通过
T05	失误次数耗尽	显示失败并允许重新开始	显示 “挑战失败”，点击 “重新开始” 恢复本关初始布局	通过
T06	游戏进行中重新开始	箭头布局和失误次数恢复	箭头、剩余数量、失误次数、计时全部复位	通过

七、PSP 表格

说明：本项目在 AI 辅助下整体耗时较短。

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	1.5	0.5	1
路径与碰撞逻辑实现	1.0	0.5	0.5
关卡设计	0.5	0.5	0
AIGC 辅助开发	1.0	0.5	0.5
测试与修改	1.0	0.5	0.5
README 与博客撰写	1.0	0.5	0.5
合计	8.0	4.0	4.0

八、心得体会

AI 带来的帮助：本次作业中 AI 最明显的价值是 “把想法变成可运行代码” 的速度 —— 需求分析、界面绘制、路径检测等都可以在对话中快速得到初稿，节省了大量查文档和写样板代码的时间。尤其有用的是让 AI 生成测试用例与验证器：用 “可解性贪心验证” 自动找出关卡死锁，这类系统性检查比人工试玩可靠得多。

出现的问题：AI 生成的代码并非总是正确。本次遇到的典型问题有：路径检测边界处理错误（向左检测包含自身格）、关卡存在死锁、动画反馈不够清晰、飞出动画期间占格导致连点误判。这些问题大多只有通过运行和测试才能发现，说明 “AI 生成 + 人工验证” 缺一不可。

收获：一是对 pygame 的事件循环、动画与状态机有了更系统的理解；二是体会到 “先把规则形式化（路径检测）、再设计数据（关卡数组）、最后用测试固化行为” 的开发顺序；三是认识到 AI 是高效的工具，但读懂并验证 AI 给出的代码才是提交者自己的责任 —— 课程要求 “基本理解自己提交的代码” 正是这个意思。