软件工程第二次作业

这个作业属于哪个课程	https://edu.cnblogs.com/campus/fzu/SE2024
这个作业要求在哪里	https://edu.cnblogs.com/campus/fzu/SE2024/homework/13253
这个作业的目标	开发"羊了个羊"类消除类小游戏，合理运用 AIGC 工具提高效率
学号	102201225

项目展示：LET'S DESSERT! -- 一款简单轻松的消除类游戏

GitHub仓库链接：cbhhhhhh/homework2_LET_S_DESSERT at master (github.com)

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写在前面

上课教加减法 作业布置微积分。从没自己做出一个完整的游戏，更没有两天内极限做出一个至少功能是完整的的游戏😭😭两天无数次利用AI实现预期功能，使用下来真的感慨只要掌握逻辑和框架，其他功能AI都可以来解决。无经验纯小白处女作。。各位老师助教手下留情😽😽

两天内最大感慨：

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🍰 项目介绍与展示

🍩 游戏介绍

这是一款轻松简单的像素甜品风消除类小游戏，玩家在轻快音乐的伴随下，在甜品店环境下对美食进行消除。整个画风甜美温馨，难度适中，欢迎在闲暇时刻来甜品店消除一下~

🍩 游戏规则

1. 游戏进入主界面时，画面中随机生成3层依次遮挡的美食卡牌，每种卡牌的总数为3的整数倍。
2. 玩家通过点击选择三个卡牌进行匹配，无遮挡的卡牌可以被选中并标黄。如果连续选择三个相同卡牌，则被消除；若匹配失败则取消选择，允许玩家重新选择图案；游戏会不断检查剩余图案数量，当所有图案被成功消除时，玩家获胜。
3. 设置重排机制，根据难度设置一定数目的重排机会。玩家点击重排按钮后，画面中剩余的卡牌会重新随机排放，同时更新遮挡状态，丰富玩家游戏体验。
4. 设置倒计时机制，玩家需要在时间内完成所有图案的匹配消除，时间结束时游戏失败；玩家可以选择重新开始或退出游戏。
5. 设置难度选择机制，玩家可以根据需要选择难度，难度根据倒计时长短和重排次数进行设定。
6. 设置排行榜机制，成功完成消除后会记录完成时长，完成时长最少的前5次会被记录在排行榜当中。

🍩 游戏主菜单和难度选择

• 设计思想：因为我最近沉迷星露谷，本来是想把星露谷的主要村民头像为素材来制作游戏，但是考虑版权原因，我只保留了像素风风格，同时觉得千禧风格和甜品咖啡这样的元素很贴像素风，因此整合成了这样一个看起来有点古早的像素甜品店的感觉。因此整体风格是比较甜美复古的，以暖色调为主。
• 背景音乐：游戏全程始终导入一个非常非常非常肥肠贴切的音乐，咖啡店风格的。
• 主菜单包括游戏名称 “LET'S DESSERT!” 以及三个跳转窗口，其中玩家点击"GO!"则进入难度选择界面，“rank”进入排行榜，“BYE!”则退出游戏。
• 难度选择：该界面包括“easy”和"difficult"两个难度选择。

🍩 ​游戏界面

• 游戏界面左上角是倒计时，左下角的“Refresh”指的是重排机会剩余次数，点击可以进行卡牌重新排列。右下角“exit”可以返回主菜单，“stop”可以暂停游戏，同时暂停倒计时。
• 设计思想：背景选择粉色花边，游戏界面因为像素美食堆砌可能看起来有些繁杂，但是正好贴合了我想做千禧年的那种极繁主义风格。
  

🍩 ​结束界面

• 结束界面包括成功和失败两种界面
• 同时设计back键，点击可以回到主界面

🍩 ​排行榜

• 排行榜会记录成功消除的情况下，消除时长最短的前5次游戏时长并进行排序
• 设置清空"clear"键和返回“back”键，清空可以清空当前的所有记录时长，back可以回到主界面

🍩 ​实机演示视频

🍩 ​素材来源

字体来源：[Selection - Google Fonts](https://fonts.google.com/selection?preview.text=LET'S DESSRT&query=pixel)

卡牌素材来源：Free Pixel foods by ghostpixxells (itch.io)

背景音乐来源：【Starbucks & Jazz】咖啡的香味沁人心脾~☕️星巴克咖啡店音乐 | Relaxing Background Music_哔哩哔哩_bilibili

背景来源于免费网站，所有素材经确认均无侵权嫌疑

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💻 ​技术与算法实现

🎯 技术实现

• 游戏逻辑：使用Python编写游戏逻辑，通过Pygame库管理游戏的渲染和事件处理。实现了游戏的核心功能，包括卡牌排列、重排与匹配、分数统计和游戏状态管理。
• 算法设计：采用随机生成算法保证游戏中的卡片布局，同时确保每种类型的卡片数量为3的倍数，以便实现匹配功能。算法中加入了检查机制，以防止生成的卡片数量与游戏网格不匹配的问题。

🎯 卡牌三层偏移随机排列算法

• 算法描述：游戏中需要展示三层卡牌，每层卡牌的排列是随机的，且每种卡牌的数量要满足一定的规则。算法的核心目标是确保每层卡牌的排列不仅是随机的，同时每层按照一定偏移量排列，形成遮挡效果
• 实现步骤
  1. 加载卡牌图案：load_patterns()-从文件中加载卡牌图案并调整其尺寸。
  2. 生成每层的卡牌图案：generate_layer_patterns()-计算每种图案需要出现的数量，确保数量是3的倍数，使用 random.shuffle() 打乱图案的顺序，以创建随机排列。
  3. 创建单层卡牌：create_layer()-根据给定的偏移量和排列，生成一层的卡牌。
  4. 生成所有层的卡牌：generate_layers()-调用 generate_layer_patterns() 为每层生成随机排列的卡牌,根据每层的偏移量调用 create_layer() 生成具体的卡牌层次，为所有层生成卡牌，并设置偏移量以实现遮挡效果。
• 相关代码

🎯 卡牌刷新重排算法

• 算法描述：玩家通过点击按钮对剩余图案进行重新排列，从而为玩家提供新的游戏机会。重排列的核心目标是确保图案在重新排列后依然满足游戏规则，即可以消除的图案仍然可以正确识别，且图案的遮挡状态得到更新。
• 实现步骤
  1. 收集所有剩余的图案：shuffle_tiles()-遍历所有层，收集所有未被选中的图案及其位置（tile 和 rect），保存到 remaining_tiles 列表中，随机打乱列表中的图案顺序准备重排。
  2. 重新分配图案：shuffle_tiles()-遍历每一层，对每个位置的图案进行更新。从 remaining_tiles 列表中取出一个图案，将其分配到当前层的相应位置。
  3. 更新遮挡状态：update_blocking_status()-遍历每一层中的每个图案，检查是否被上层的图案遮挡并更新遮挡状态。
  4. 处理重排按钮点击：draw_rearrange_button()-绘制重排按钮，并在按钮上显示剩余的重排次数。在游戏逻辑中检测到重排按钮的点击事件后，调用 shuffle_tiles() 函数进行图案重排。
• 相关代码

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🎯 卡牌消除算法

• 算法描述：设置遮挡后，需要每次更新遮挡状态，检查卡牌是否符合消除条件。处理卡牌点击事件，清除已消除的图案，并最终确定游戏是否胜利。
• 实现步骤
  1. 检查遮挡状态：is_blocked()-遍历当前图案上方的所有层，检查上层每个图案的矩形是否与当前图案的矩形重叠。
  2. 更新图案的遮挡状态：check_match()-遍历每个图案，检查其是否被上层图案遮挡，根据遮挡状态更新图案状态。
  3. 检查选中的图案是否符合消除条件：check_match()-确保选中图案的数量为 3，检查这三个图案是否相同，且未被遮挡，如果符合条件，则移除这些图案并更新图层。
  4. 检查并清除层中的空图案：check_and_clear_layers()-遍历每一层，移除已消除的图案，清除图层中空图案的位置，更新遮挡状态。
  5. 处理鼠标点击事件：handle_click()-从最上层到最下层遍历图案，找到被点击且未被选中的图案。检查该图案是否被遮挡，将图案标记为已选中，并将其添加到选中列表中，检查是否可以消除选中的图案。
• 相关代码

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📊 测试样例与结果

🔎 测试代码

🔎 测试结果

运行没有问题，这表明 game_screen.py 文件即核心游戏玩法的功能运行是正常的。

🔎 其他测试反馈

实际操作中对其他性能也进行测试，反馈如下：

• 功能测试：所有核心功能运行正常，没有发现重大Bug，重排机制也没有很大问题，排行榜能够正确计入最短时长完成游戏的前5名。

• 用户体验测试：玩家反馈游戏界面简洁明了，操作直观，倒计时器和随时的退出暂停功能的设计得到了好评。

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💡 AIGC使用感想

🚩 AIGC表格

子任务	借助何种AIGC技术	实现了什么功能	效果如何？
游戏逻辑设计	AIGC代码生成（GitHub Copilot）	生成游戏的基本逻辑代码，如图像匹配、计分系统等。并辅助实现了核心功能例如重排机制，遮挡机制	提高了开发效率，减少了编码时间，但需要手动检查和调整生成代码的正确性
图像生成处理	AIGC图像生成（DALL·E）	创建了游戏当中的部分背景和图标	有一定的成效，但是与整体风格不是很协调
游戏测试调试	AIGC代码分析（ChatGPT-4o）	自动检测代码中的潜在错误和性能问题，帮助我调试代码并修改我无法解决的bug	提高了开发效率，减少了编码时间，但需要手动检查和调整生成代码的正确性
游戏功能优化	AIGC代码生成（ChatGPT-4o）	提供游戏优化的建议和改进方案	提供了有用的优化建议，但最终的实施和验证还需要开发者的判断和调整

🚩 AIGC优点分析

1. AIGC可以帮助我快速创建游戏的基本框架和逻辑，找到游戏基本思路，然后方便我在这个框架上进行其他功能的添加。
2. AIGC能够生成游戏的基本逻辑代码，如图像匹配、计分系统等。并辅助实现了核心功能例如重排机制，遮挡机制，减少很大的工作量。
3. AIGC能够辅助我调试代码，并找到其中的bug并且修改。

🚩 AIGC缺点分析

1. AIGC生成图像效果一般，格式化严重，对于特殊风格的需求满足性不大。
2. AIGC可能不完全理解游戏的具体需求和上下文，导致生成的代码可能不符合实际需求。

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📃 PSP表格与任务分解

在项目开发过程中，我使用PSP表格对任务进行了详细的分解，并记录了时间预估与实际耗时。以下是对个人作业完成过程的评价：

任务	时间预估	实际耗时	评价
环境配置	30min	2h	环境配置耗时过长，不明确安装路径，网好差
需求分析	2h	2h	需求分析准确，理解了应当实现什么功能
设计与实现	8h	10h	一开始对于项目实现还很难上手，后面慢慢熟悉
测试与优化	6h	10h	后续实现了很多新的功能，并修复了BUG，耗时较长
文档编写与总结	1.5h	3h	文档需求丰富编写详细，超出时间预估。

😼个人过程性评价

1. 时间把握不准确，又成为ddl战神了
2. 学会了如何使用Pygame创建游戏界面、处理用户输入和绘制图形。
3. 提高了 Python 编程能力，尤其是在游戏开发中的应用。
4. 项目总体完整，功能实现符合预期。其中核心玩法的补充如重排机制以及分数系统、倒计时机制等附加功能如预期实现。
5. 但是在某些核心功能上，比如遮挡功能一开始设计想法过于复杂，使得游戏可玩性差。
6. 美工不错，选择的风格符合个人预期。素材选取贴合整体风格，同时有贴合的bgm等设计。