2024秋软件工程个人作业（第二次）

软件工程	班级链接：https://edu.cnblogs.com/campus/fzu/SE2024
作业要求链接	https://edu.cnblogs.com/campus/fzu/SE2024/homework/13253
作业目标	使用 Python 开发"羊了个羊"风格的消除类小游戏，合理运用 AIGC 工具提高开发效率；使用文生图工具实现图片设计等工作。
学号	102201313

项目背景
项目介绍+项目展示
项目测试
AIGC表格
PSP表格
过程性截图

项目背景

随着人工智能生成内容（AIGC）技术的迅速发展，游戏开发的效率和成本显著降低，使得类似小游戏的开发变得更加高效和经济。本项目旨在基于基本的模块消除机制，通过 Python 开发及 GitHub Copilot、文生图等工具的合理利用，达到项目需求性与界面友好性的统一。

项目代码已上传至 Github 仓库，链接如下：

https://github.com/KeepUpIce/pygame-2024-9-10

项目介绍+项目展示

本项目分为四个主要模块：主界面、游戏界面、获胜界面和失败界面，流程图如下：

游戏逻辑概述

1、在游戏开始时，生成图案遵循成对出现与随机摆放的原则，以确保玩家能够合理匹配相同图案并进行消除。

2、玩家通过点击选择三个图案进行匹配，如果三个图案相同，则这三个图案被消除；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。

4、每次获胜后，进入下一关时限制时间将减少10秒（至多减少50秒），以增加游戏的挑战性。

主界面

主界面demo：

界面介绍：

1、主界面的背景由一个 GIF 动画组成，这个动画通过 Pillow 库加载并在 Pygame 中播放。背景动画在主界面中循环显示，使界面更加生动有趣。

2、使用粉色字体显示游戏标题“消除类小游戏”。标题下方是游戏说明，包括游戏的基本规则和玩法。说明内容包括倒计时时间、消除规则以及游戏胜利和失败的条件。这些信息帮助玩家快速了解游戏的基本玩法。

3、在主界面的中央部分，显示"按任意键开始游戏"的提示，玩家可以通过按下任何键来进入游戏。

游戏界面

游戏界面demo：

游戏界面是游戏的核心部分，玩家在这里进行实际的消除操作。界面介绍：

1、游戏板是一个 6x6 的网格，每个网格内包含一个图案。图案通过 pygame.image.load 加载，并在游戏板上随机分布。每次游戏开始时，游戏板都会重新创建，确保图案的随机性。

2、玩家通过点击三个相同的图案进行消除。点击操作会添加到 selected 列表中，当选择了三个图案后，调用 check_match 函数检查是否匹配。如果匹配成功，这三个图案会被设为 None（图案变为灰白），并且玩家得分增加 10 分。

3、游戏界面上方显示当前得分和剩余时间。倒计时时间会根据游戏的进行而减少，游戏开始时为 120 秒，每次胜利后会减少 10 秒，但关卡初始倒计时不会低于 70 秒。得分随着消除操作不断增加。

4、游戏判断的条件是：如果所有的图案都被消除，则游戏胜利；如果倒计时时间归零，则游戏失败。在这些情况下，分别调用 victory_screen 和 game_over_screen 函数显示相应的结果画面。

获胜界面

获胜界面demo：

当玩家成功完成当前关卡时，游戏会显示获胜界面。界面介绍：

1、显示恭喜通过本关！的提示，使用粉色字体使其突出显示。

2、展示玩家在这一关的得分和所用时间，帮助玩家了解自己的表现。

3、玩家可以按任意键继续游戏，进入下一个难度提升的关卡。

失败界面

失败界面demo：

当玩家的倒计时时间归零时，游戏会显示失败界面。界面介绍：

1、显示超时，游戏失败(′⌒`)的提示，使用红色字体使其突出显示。

2、展示玩家在这一关的得分和所用时间，帮助玩家了解自己的表现。

3、玩家可以按任意键重新开始本难度的关卡。

附加功能

由上文可知，在实现基于基础模块消除机制的项目时，附加功能设计如下：

1、玩家每次成功消除三个相同图案时，将获得10分奖励。每一关开始时，分数将自动清零，确保每关的分数独立计算。

2、游戏初始时倒计时为120秒，每次获胜后，倒计时时间减少10秒，最低倒计时不会低于70秒。玩家需在规定时间内完成所有图案的匹配消除，若时间耗尽则游戏失败。失败时，玩家可选择重新开始或退出游戏。

项目细节

1、GIF 动画帧处理

在游戏主菜单和背景中，通过 PIL 库处理 GIF 图像。Pillow 提供了一个简便的接口来逐帧读取 GIF 文件中的图像帧，接着使用 pygame.image.fromstring() 将这些帧转换为可以在 Pygame 中渲染的格式。帧的切换通过设置延迟 (gif_frame_delay) 来实现，以形成平滑的动画效果。

相关代码段：

#对主界面GIF动画帧进行处理
def load_gif_frames(gif_path):
    gif=Image.open(gif_path)
    frames=[]
    try:
        while True:
            frame=gif.copy().convert("RGBA")
            frames.append(pygame.image.fromstring(frame.tobytes(),frame.size,frame.mode))
            gif.seek(gif.tell()+1)
    except EOFError:
        pass
    return frames

2、匹配检测算法

游戏的核心算法是匹配检测。玩家选择三个相同图案的方块，如果这三个图案相同，则会消除这些方块并获得分数。匹配检测通过检查 selected 列表中的三个方块是否具有相同的图案来实现。

相关代码段：

#分数系统
def check_match():
    global score #使用全局变量更新分数
    if len(selected)==3:
        r1,c1=selected[0]
        r2,c2=selected[1]
        r3,c3=selected[2]
        if board[r1][c1]==board[r2][c2]==board[r3][c3]:
            board[r1][c1]=None
            board[r2][c2]=None
            board[r3][c3]=None
            score+=10 #每消除三个相同的图案 则加10分
        selected.clear()

3、文字绘制及信息实时更新

使用 Pygame 提供的字体对象，通过 font.render() 方法将文字绘制在屏幕上。游戏界面的分数、倒计时信息均通过这一机制实现实时更新。

相关代码段：

#对文字区进行处理
def draw_text(text,font,color,surface,x,y):
    textobj=font.render(text,True,color)
    textrect=textobj.get_rect()
    textrect.center=(x,y)
    surface.blit(textobj,textrect)

4、通过倒计时提升游戏难度

游戏的难度随着每局的胜利而提升，具体表现为倒计时减少。游戏开始时的倒计时是 120 秒，每当玩家完成一局胜利，倒计时时间会减少 10 秒，直到最多减少到 70 秒，使得游戏具有挑战性。

相关代码段：

countdown_time=max(70,countdown_time-10)

项目测试

测试样例

从倒计时十秒开始模拟游戏计时结束，测试达到超时条件时是否显示"超时，游戏失败，测试成功"的游戏结束界面。

测试代码如下：

......
......
#主游戏循环
main_menu()
running=True
clock=pygame.time.Clock()

def time_test():
    #设置倒计时为5秒
    countdown_time=5
    #记录当前的开始时间
    start_time=time.time()
    
    while True:
        #计算已运行的时间
        passed_time=time.time()-start_time
        #运行超过十秒则触发结束逻辑
        if passed_time>=countdown_time:
            game_over_screen("超时，游戏失败，测试成功。",score,countdown_time)
            break
# 运行测试
time_test()

while running:
    ......
    ......

测试结果

测试demo如下：

设计评价

如上图所示，该测试实例在运行5秒后触发结束逻辑，符合测试样例的设计理论，并满足倒计时系统的功能要求与游戏逻辑需求。

经测试，将初始倒计时设为120秒，最多减少至70秒，确保了游戏的友好性。

AIGC表格

使用 AIGC 技术实现的功能及效果一览：

子任务	借助的AIGC技术实现的功能	效果
主界面设计	借助文生图工具生成游戏图案	生成的图案关联性强，清晰度高。
倒计时与分数系统	借助ChatGPT进行逻辑思路梳理	逻辑梳理正确，但具体的代码细节、字体导入等仍需人工实现。
游戏逻辑开发	GitHub Copilot提供部分模板	辅助生成部分代码提供参照。
适配与优化	借助ChatGPT对界面布局进行适配优化	帮助设计文字行距。

通过此次项目开发，AIGC 缺点主要表现为其生成的内容可能不完全满足定制化需求。理由如下：

1、AIGC 不擅长复杂的游戏逻辑设计、精准的功能代码生成；

2、AIGC 缺乏针对特定风格细腻把握，例如微软 Copilot 生成项目图案时，有时所得结果不符合需求。

综上，此次项目开发的心得如下：AIGC（如ChatGPT、GitHub Copilot等）工具在部分方面（如创意生成、逻辑思路梳理）等方面表现出色；但 AIGC 在处理复杂的游戏逻辑设计时往往需要人工优化。对于具有高度定制化需求的功能开发和细节处理上， AIGC 可能无法完全满足，不能确保项目的整体质量和效果。

PSP表格

以下为 PSP 表格，包含任务阶段、预估耗时及实际耗时（估算）：

任务阶段(PSP)	预估耗时（min）	实际耗时（min）
需求分析	15	20
生成设计文档、流程图	30	45
环境配置、项目图案准备	20	25
技术学习	120	140
主界面开发及优化	40	60
游戏界面开发及优化	100	110
获胜界面开发及优化	40	50
失败界面开发及优化	40	65
需求点测试+代码调试	120	130
计算工作量	30	25
事后总结、提出优化方案	10	10
总计	565	680