]> git.sesse.net Git - stockfish/blobdiff - src/search.cpp
Simplify limiting extensions.
[stockfish] / src / search.cpp
index eb0ac5bbd02c856c2a9d85989af21f22eafcacf5..792c97296421d56728362257343414fe2e012f85 100644 (file)
@@ -1,6 +1,6 @@
 /*
   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
-  Copyright (C) 2004-2021 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
+  Copyright (C) 2004-2022 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
 
   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   it under the terms of the GNU General Public License as published by
@@ -69,9 +69,9 @@ namespace {
   // Reductions lookup table, initialized at startup
   int Reductions[MAX_MOVES]; // [depth or moveNumber]
 
-  Depth reduction(bool i, Depth d, int mn, bool rangeReduction, Value delta, Value rootDelta) {
+  Depth reduction(bool i, Depth d, int mn, Value delta, Value rootDelta) {
     int r = Reductions[d] * Reductions[mn];
-    return (r + 1358 - int(delta) * 1024 / int(rootDelta)) / 1024 + (!i && r > 904) + rangeReduction;
+    return (r + 1358 - int(delta) * 1024 / int(rootDelta)) / 1024 + (!i && r > 904);
   }
 
   constexpr int futility_move_count(bool improving, Depth depth) {
@@ -88,30 +88,6 @@ namespace {
     return VALUE_DRAW + Value(2 * (thisThread->nodes & 1) - 1);
   }
 
-  // Check if the current thread is in a search explosion
-  ExplosionState search_explosion(Thread* thisThread) {
-
-    uint64_t nodesNow = thisThread->nodes;
-    bool explosive =    thisThread->doubleExtensionAverage[WHITE].is_greater(2, 100)
-                     || thisThread->doubleExtensionAverage[BLACK].is_greater(2, 100);
-
-    if (explosive)
-       thisThread->nodesLastExplosive = nodesNow;
-    else
-       thisThread->nodesLastNormal = nodesNow;
-
-    if (   explosive
-        && thisThread->state == EXPLOSION_NONE
-        && nodesNow - thisThread->nodesLastNormal > 6000000)
-        thisThread->state = MUST_CALM_DOWN;
-
-    if (   thisThread->state == MUST_CALM_DOWN
-        && nodesNow - thisThread->nodesLastExplosive > 6000000)
-        thisThread->state = EXPLOSION_NONE;
-
-    return thisThread->state;
-  }
-
   // Skill structure is used to implement strength limit. If we have an uci_elo then
   // we convert it to a suitable fractional skill level using anchoring to CCRL Elo
   // (goldfish 1.13 = 2000) and a fit through Ordo derived Elo for match (TC 60+0.6)
@@ -327,15 +303,11 @@ void Thread::search() {
 
   multiPV = std::min(multiPV, rootMoves.size());
 
-  doubleExtensionAverage[WHITE].set(0, 100);  // initialize the running average at 0%
-  doubleExtensionAverage[BLACK].set(0, 100);  // initialize the running average at 0%
+  complexityAverage.set(232, 1);
 
-  nodesLastExplosive = nodes;
-  nodesLastNormal    = nodes;
-  state              = EXPLOSION_NONE;
-  trend              = SCORE_ZERO;
-  optimism[ us]      = Value(25);
-  optimism[~us]      = -optimism[us];
+  trend         = SCORE_ZERO;
+  optimism[ us] = Value(25);
+  optimism[~us] = -optimism[us];
 
   int searchAgainCounter = 0;
 
@@ -496,7 +468,10 @@ void Thread::search() {
           double reduction = (1.47 + mainThread->previousTimeReduction) / (2.32 * timeReduction);
           double bestMoveInstability = 1.073 + std::max(1.0, 2.25 - 9.9 / rootDepth)
                                               * totBestMoveChanges / Threads.size();
-          double totalTime = Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability;
+          int complexity = mainThread->complexityAverage.value();
+          double complexPosition = std::clamp(1.0 + (complexity - 232) / 1750.0, 0.5, 1.5);
+
+          double totalTime = Time.optimum() * fallingEval * reduction * bestMoveInstability * complexPosition;
 
           // Cap used time in case of a single legal move for a better viewer experience in tournaments
           // yielding correct scores and sufficiently fast moves.
@@ -544,14 +519,6 @@ namespace {
   template <NodeType nodeType>
   Value search(Position& pos, Stack* ss, Value alpha, Value beta, Depth depth, bool cutNode) {
 
-    Thread* thisThread = pos.this_thread();
-
-    // Step 0. Limit search explosion
-    if (   ss->ply > 10
-        && search_explosion(thisThread) == MUST_CALM_DOWN
-        && depth > (ss-1)->depth)
-       depth = (ss-1)->depth;
-
     constexpr bool PvNode = nodeType != NonPV;
     constexpr bool rootNode = nodeType == Root;
     const Depth maxNextDepth = rootNode ? depth : depth + 1;
@@ -589,9 +556,10 @@ namespace {
     bool givesCheck, improving, didLMR, priorCapture;
     bool captureOrPromotion, doFullDepthSearch, moveCountPruning, ttCapture;
     Piece movedPiece;
-    int moveCount, captureCount, quietCount, bestMoveCount, improvement;
+    int moveCount, captureCount, quietCount, bestMoveCount, improvement, complexity;
 
     // Step 1. Initialize node
+    Thread* thisThread = pos.this_thread();
     ss->inCheck        = pos.checkers();
     priorCapture       = pos.captured_piece();
     Color us           = pos.side_to_move();
@@ -639,9 +607,6 @@ namespace {
     ss->depth            = depth;
     Square prevSq        = to_sq((ss-1)->currentMove);
 
-    // Update the running average statistics for double extensions
-    thisThread->doubleExtensionAverage[us].update(ss->depth > (ss-1)->depth);
-
     // Initialize statScore to zero for the grandchildren of the current position.
     // So statScore is shared between all grandchildren and only the first grandchild
     // starts with statScore = 0. Later grandchildren start with the last calculated
@@ -671,20 +636,20 @@ namespace {
         && (ttValue >= beta ? (tte->bound() & BOUND_LOWER)
                             : (tte->bound() & BOUND_UPPER)))
     {
-        // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit
+        // If ttMove is quiet, update move sorting heuristics on TT hit (~1 Elo)
         if (ttMove)
         {
             if (ttValue >= beta)
             {
-                // Bonus for a quiet ttMove that fails high
+                // Bonus for a quiet ttMove that fails high (~3 Elo)
                 if (!ttCapture)
                     update_quiet_stats(pos, ss, ttMove, stat_bonus(depth));
 
-                // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply
+                // Extra penalty for early quiet moves of the previous ply (~0 Elo)
                 if ((ss-1)->moveCount <= 2 && !priorCapture)
                     update_continuation_histories(ss-1, pos.piece_on(prevSq), prevSq, -stat_bonus(depth + 1));
             }
-            // Penalty for a quiet ttMove that fails low
+            // Penalty for a quiet ttMove that fails low (~1 Elo)
             else if (!ttCapture)
             {
                 int penalty = -stat_bonus(depth);
@@ -760,6 +725,7 @@ namespace {
         ss->staticEval = eval = VALUE_NONE;
         improving = false;
         improvement = 0;
+        complexity = 0;
         goto moves_loop;
     }
     else if (ss->ttHit)
@@ -773,7 +739,7 @@ namespace {
         if (eval == VALUE_DRAW)
             eval = value_draw(thisThread);
 
-        // Can ttValue be used as a better position evaluation?
+        // ttValue can be used as a better position evaluation (~4 Elo)
         if (    ttValue != VALUE_NONE
             && (tte->bound() & (ttValue > eval ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
             eval = ttValue;
@@ -787,7 +753,7 @@ namespace {
             tte->save(posKey, VALUE_NONE, ss->ttPv, BOUND_NONE, DEPTH_NONE, MOVE_NONE, eval);
     }
 
-    // Use static evaluation difference to improve quiet move ordering
+    // Use static evaluation difference to improve quiet move ordering (~3 Elo)
     if (is_ok((ss-1)->currentMove) && !(ss-1)->inCheck && !priorCapture)
     {
         int bonus = std::clamp(-16 * int((ss-1)->staticEval + ss->staticEval), -2000, 2000);
@@ -803,8 +769,11 @@ namespace {
                   :                                    200;
 
     improving = improvement > 0;
+    complexity = abs(ss->staticEval - (us == WHITE ? eg_value(pos.psq_score()) : -eg_value(pos.psq_score())));
+
+    thisThread->complexityAverage.update(complexity);
 
-    // Step 7. Futility pruning: child node (~50 Elo).
+    // Step 7. Futility pruning: child node (~25 Elo).
     // The depth condition is important for mate finding.
     if (   !ss->ttPv
         &&  depth < 9
@@ -812,13 +781,13 @@ namespace {
         &&  eval < 15000) // 50% larger than VALUE_KNOWN_WIN, but smaller than TB wins.
         return eval;
 
-    // Step 8. Null move search with verification search (~40 Elo)
+    // Step 8. Null move search with verification search (~22 Elo)
     if (   !PvNode
         && (ss-1)->currentMove != MOVE_NULL
         && (ss-1)->statScore < 23767
         &&  eval >= beta
         &&  eval >= ss->staticEval
-        &&  ss->staticEval >= beta - 20 * depth - improvement / 15 + 204
+        &&  ss->staticEval >= beta - 20 * depth - improvement / 15 + 204 + complexity / 25
         && !excludedMove
         &&  pos.non_pawn_material(us)
         && (ss->ply >= thisThread->nmpMinPly || us != thisThread->nmpColor))
@@ -925,7 +894,7 @@ namespace {
          ss->ttPv = ttPv;
     }
 
-    // Step 10. If the position is not in TT, decrease depth by 2 or 1 depending on node type
+    // Step 10. If the position is not in TT, decrease depth by 2 or 1 depending on node type (~3 Elo)
     if (   PvNode
         && depth >= 6
         && !ttMove)
@@ -938,9 +907,7 @@ namespace {
 
 moves_loop: // When in check, search starts here
 
-    int rangeReduction = 0;
-
-    // Step 11. A small Probcut idea, when we are in check
+    // Step 11. A small Probcut idea, when we are in check (~0 Elo)
     probCutBeta = beta + 409;
     if (   ss->inCheck
         && !PvNode
@@ -1017,38 +984,32 @@ moves_loop: // When in check, search starts here
 
       Value delta = beta - alpha;
 
-      // Step 13. Pruning at shallow depth (~200 Elo). Depth conditions are important for mate finding.
+      // Step 13. Pruning at shallow depth (~98 Elo). Depth conditions are important for mate finding.
       if (  !rootNode
           && pos.non_pawn_material(us)
           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY)
       {
-          // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold
+          // Skip quiet moves if movecount exceeds our FutilityMoveCount threshold (~7 Elo)
           moveCountPruning = moveCount >= futility_move_count(improving, depth);
 
           // Reduced depth of the next LMR search
-          int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount, rangeReduction > 2, delta, thisThread->rootDelta), 0);
+          int lmrDepth = std::max(newDepth - reduction(improving, depth, moveCount, delta, thisThread->rootDelta), 0);
 
           if (   captureOrPromotion
               || givesCheck)
           {
-              // Capture history based pruning when the move doesn't give check
-              if (   !givesCheck
-                  && lmrDepth < 1
-                  && captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] < 0)
-                  continue;
-
-              // Futility pruning for captures
+              // Futility pruning for captures (~0 Elo)
               if (   !pos.empty(to_sq(move))
                   && !givesCheck
                   && !PvNode
                   && lmrDepth < 6
                   && !ss->inCheck
-                  && ss->staticEval + 342 + 238 * lmrDepth + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))] 
+                  && ss->staticEval + 342 + 238 * lmrDepth + PieceValue[EG][pos.piece_on(to_sq(move))]
                    + captureHistory[movedPiece][to_sq(move)][type_of(pos.piece_on(to_sq(move)))] / 8 < alpha)
                   continue;
 
-              // SEE based pruning
-              if (!pos.see_ge(move, Value(-218) * depth)) // (~25 Elo)
+              // SEE based pruning (~9 Elo)
+              if (!pos.see_ge(move, Value(-217) * depth))
                   continue;
           }
           else
@@ -1057,84 +1018,87 @@ moves_loop: // When in check, search starts here
                             + (*contHist[1])[movedPiece][to_sq(move)]
                             + (*contHist[3])[movedPiece][to_sq(move)];
 
-              // Continuation history based pruning (~20 Elo)
+              // Continuation history based pruning (~2 Elo)
               if (   lmrDepth < 5
-                  && history < -3000 * depth + 3000)
+                  && history < -3875 * (depth - 1))
                   continue;
 
               history += thisThread->mainHistory[us][from_to(move)];
 
-              // Futility pruning: parent node (~5 Elo)
+              // Futility pruning: parent node (~9 Elo)
               if (   !ss->inCheck
                   && lmrDepth < 8
-                  && ss->staticEval + 142 + 139 * lmrDepth + history / 64 <= alpha)
+                  && ss->staticEval + 138 + 137 * lmrDepth + history / 64 <= alpha)
                   continue;
 
-              // Prune moves with negative SEE (~20 Elo)
+              // Prune moves with negative SEE (~3 Elo)
               if (!pos.see_ge(move, Value(-21 * lmrDepth * lmrDepth - 21 * lmrDepth)))
                   continue;
           }
       }
 
-      // Step 14. Extensions (~75 Elo)
-
-      // Singular extension search (~70 Elo). If all moves but one fail low on a
-      // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
-      // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
-      // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
-      // result is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove.
-      if (   !rootNode
-          &&  depth >= 6 + 2 * (PvNode && tte->is_pv())
-          &&  move == ttMove
-          && !excludedMove // Avoid recursive singular search
-       /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
-          &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
-          && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
-          &&  tte->depth() >= depth - 3)
+      // Step 14. Extensions (~66 Elo)
+      // We take care to not overdo to avoid search getting stuck.
+      if (ss->ply < thisThread->rootDepth * 2)
       {
-          Value singularBeta = ttValue - 3 * depth;
-          Depth singularDepth = (depth - 1) / 2;
+          // Singular extension search (~58 Elo). If all moves but one fail low on a
+          // search of (alpha-s, beta-s), and just one fails high on (alpha, beta),
+          // then that move is singular and should be extended. To verify this we do
+          // a reduced search on all the other moves but the ttMove and if the
+          // result is lower than ttValue minus a margin, then we will extend the ttMove.
+          if (   !rootNode
+              &&  depth >= 6 + 2 * (PvNode && tte->is_pv())
+              &&  move == ttMove
+              && !excludedMove // Avoid recursive singular search
+           /* &&  ttValue != VALUE_NONE Already implicit in the next condition */
+              &&  abs(ttValue) < VALUE_KNOWN_WIN
+              && (tte->bound() & BOUND_LOWER)
+              &&  tte->depth() >= depth - 3)
+          {
+              Value singularBeta = ttValue - 3 * depth;
+              Depth singularDepth = (depth - 1) / 2;
 
-          ss->excludedMove = move;
-          value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
-          ss->excludedMove = MOVE_NONE;
+              ss->excludedMove = move;
+              value = search<NonPV>(pos, ss, singularBeta - 1, singularBeta, singularDepth, cutNode);
+              ss->excludedMove = MOVE_NONE;
 
-          if (value < singularBeta)
-          {
-              extension = 1;
+              if (value < singularBeta)
+              {
+                  extension = 1;
 
-              // Avoid search explosion by limiting the number of double extensions
-              if (   !PvNode
-                  && value < singularBeta - 75
-                  && ss->doubleExtensions <= 6)
-                  extension = 2;
-          }
+                  // Avoid search explosion by limiting the number of double extensions
+                  if (  !PvNode
+                      && value < singularBeta - 75
+                      && ss->doubleExtensions <= 6)
+                      extension = 2;
+              }
 
-          // Multi-cut pruning
-          // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
-          // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
-          // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
-          // a soft bound.
-          else if (singularBeta >= beta)
-              return singularBeta;
-
-          // If the eval of ttMove is greater than beta, we reduce it (negative extension)
-          else if (ttValue >= beta)
-              extension = -2;
-      }
+              // Multi-cut pruning
+              // Our ttMove is assumed to fail high, and now we failed high also on a reduced
+              // search without the ttMove. So we assume this expected Cut-node is not singular,
+              // that multiple moves fail high, and we can prune the whole subtree by returning
+              // a soft bound.
+              else if (singularBeta >= beta)
+                  return singularBeta;
+
+              // If the eval of ttMove is greater than beta, we reduce it (negative extension)
+              else if (ttValue >= beta)
+                  extension = -2;
+          }
 
-      // Check extensions
-      else if (   givesCheck
-               && depth > 6
-               && abs(ss->staticEval) > 100)
-          extension = 1;
+          // Check extensions (~1 Elo)
+          else if (   givesCheck
+                   && depth > 6
+                   && abs(ss->staticEval) > 100)
+              extension = 1;
 
-      // Quiet ttMove extensions
-      else if (   PvNode
-               && move == ttMove
-               && move == ss->killers[0]
-               && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] >= 10000)
-          extension = 1;
+          // Quiet ttMove extensions (~0 Elo)
+          else if (   PvNode
+                   && move == ttMove
+                   && move == ss->killers[0]
+                   && (*contHist[0])[movedPiece][to_sq(move)] >= 10000)
+              extension = 1;
+      }
 
       // Add extension to new depth
       newDepth += extension;
@@ -1155,7 +1119,7 @@ moves_loop: // When in check, search starts here
 
       bool doDeeperSearch = false;
 
-      // Step 16. Late moves reduction / extension (LMR, ~200 Elo)
+      // Step 16. Late moves reduction / extension (LMR, ~98 Elo)
       // We use various heuristics for the sons of a node after the first son has
       // been searched. In general we would like to reduce them, but there are many
       // cases where we extend a son if it has good chances to be "interesting".
@@ -1165,7 +1129,7 @@ moves_loop: // When in check, search starts here
               || !captureOrPromotion
               || (cutNode && (ss-1)->moveCount > 1)))
       {
-          Depth r = reduction(improving, depth, moveCount, rangeReduction > 2, delta, thisThread->rootDelta);
+          Depth r = reduction(improving, depth, moveCount, delta, thisThread->rootDelta);
 
           // Decrease reduction at some PvNodes (~2 Elo)
           if (   PvNode
@@ -1212,13 +1176,9 @@ moves_loop: // When in check, search starts here
 
           value = -search<NonPV>(pos, ss+1, -(alpha+1), -alpha, d, true);
 
-          // Range reductions (~3 Elo)
-          if (ss->staticEval - value < 30 && depth > 7)
-              rangeReduction++;
-
           // If the son is reduced and fails high it will be re-searched at full depth
           doFullDepthSearch = value > alpha && d < newDepth;
-          doDeeperSearch = value > alpha + 88;
+          doDeeperSearch = value > (alpha + 62 + 20 * (newDepth - d));
           didLMR = true;
       }
       else
@@ -1286,7 +1246,7 @@ moves_loop: // When in check, search starts here
                   rm.pv.push_back(*m);
 
               // We record how often the best move has been changed in each iteration.
-              // This information is used for time management and LMR. In MultiPV mode,
+              // This information is used for time management. In MultiPV mode,
               // we must take care to only do this for the first PV line.
               if (   moveCount > 1
                   && !thisThread->pvIdx)
@@ -1473,7 +1433,7 @@ moves_loop: // When in check, search starts here
             if ((ss->staticEval = bestValue = tte->eval()) == VALUE_NONE)
                 ss->staticEval = bestValue = evaluate(pos);
 
-            // Can ttValue be used as a better position evaluation?
+            // ttValue can be used as a better position evaluation (~7 Elo)
             if (    ttValue != VALUE_NONE
                 && (tte->bound() & (ttValue > bestValue ? BOUND_LOWER : BOUND_UPPER)))
                 bestValue = ttValue;
@@ -1509,10 +1469,11 @@ moves_loop: // When in check, search starts here
     // to search the moves. Because the depth is <= 0 here, only captures,
     // queen promotions, and other checks (only if depth >= DEPTH_QS_CHECKS)
     // will be generated.
+    Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
     MovePicker mp(pos, ttMove, depth, &thisThread->mainHistory,
                                       &thisThread->captureHistory,
                                       contHist,
-                                      to_sq((ss-1)->currentMove));
+                                      prevSq);
 
     // Loop through the moves until no moves remain or a beta cutoff occurs
     while ((move = mp.next_move()) != MOVE_NONE)
@@ -1528,9 +1489,10 @@ moves_loop: // When in check, search starts here
 
       moveCount++;
 
-      // Futility pruning and moveCount pruning
+      // Futility pruning and moveCount pruning (~5 Elo)
       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
           && !givesCheck
+          &&  to_sq(move) != prevSq
           &&  futilityBase > -VALUE_KNOWN_WIN
           &&  type_of(move) != PROMOTION)
       {
@@ -1553,7 +1515,7 @@ moves_loop: // When in check, search starts here
           }
       }
 
-      // Do not search moves with negative SEE values
+      // Do not search moves with negative SEE values (~5 Elo)
       if (    bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
           && !pos.see_ge(move))
           continue;
@@ -1567,7 +1529,7 @@ moves_loop: // When in check, search starts here
                                                                 [pos.moved_piece(move)]
                                                                 [to_sq(move)];
 
-      // Continuation history based pruning
+      // Continuation history based pruning (~2 Elo)
       if (  !captureOrPromotion
           && bestValue > VALUE_TB_LOSS_IN_MAX_PLY
           && (*contHist[0])[pos.moved_piece(move)][to_sq(move)] < CounterMovePruneThreshold