Update stats at pv nodes
[stockfish] / src / bitbase.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <algorithm>
21 #include <cassert>
22 #include <numeric>
23 #include <vector>
24
25 #include "bitboard.h"
26 #include "types.h"
27
28 namespace {
29
30   // There are 24 possible pawn squares: the first 4 files and ranks from 2 to 7
31   const unsigned MAX_INDEX = 2*24*64*64; // stm * psq * wksq * bksq = 196608
32
33   // Each uint32_t stores results of 32 positions, one per bit
34   uint32_t KPKBitbase[MAX_INDEX / 32];
35
36   // A KPK bitbase index is an integer in [0, IndexMax] range
37   //
38   // Information is mapped in a way that minimizes the number of iterations:
39   //
40   // bit  0- 5: white king square (from SQ_A1 to SQ_H8)
41   // bit  6-11: black king square (from SQ_A1 to SQ_H8)
42   // bit    12: side to move (WHITE or BLACK)
43   // bit 13-14: white pawn file (from FILE_A to FILE_D)
44   // bit 15-17: white pawn RANK_7 - rank (from RANK_7 - RANK_7 to RANK_7 - RANK_2)
45   unsigned index(Color us, Square bksq, Square wksq, Square psq) {
46     return wksq | (bksq << 6) | (us << 12) | (file_of(psq) << 13) | ((RANK_7 - rank_of(psq)) << 15);
47   }
48
49   enum Result {
50     INVALID = 0,
51     UNKNOWN = 1,
52     DRAW    = 2,
53     WIN     = 4
54   };
55
56   inline Result& operator|=(Result& r, Result v) { return r = Result(r | v); }
57
58   struct KPKPosition {
59     KPKPosition() = default;
60     explicit KPKPosition(unsigned idx);
61     operator Result() const { return result; }
62     Result classify(const std::vector<KPKPosition>& db)
63     { return us == WHITE ? classify<WHITE>(db) : classify<BLACK>(db); }
64
65     template<Color Us> Result classify(const std::vector<KPKPosition>& db);
66
67     Color us;
68     Square ksq[COLOR_NB], psq;
69     Result result;
70   };
71
72 } // namespace
73
74
75 bool Bitbases::probe(Square wksq, Square wpsq, Square bksq, Color us) {
76
77   assert(file_of(wpsq) <= FILE_D);
78
79   unsigned idx = index(us, bksq, wksq, wpsq);
80   return KPKBitbase[idx / 32] & (1 << (idx & 0x1F));
81 }
82
83
84 void Bitbases::init() {
85
86   std::vector<KPKPosition> db(MAX_INDEX);
87   unsigned idx, repeat = 1;
88
89   // Initialize db with known win / draw positions
90   for (idx = 0; idx < MAX_INDEX; ++idx)
91       db[idx] = KPKPosition(idx);
92
93   // Iterate through the positions until none of the unknown positions can be
94   // changed to either wins or draws (15 cycles needed).
95   while (repeat)
96       for (repeat = idx = 0; idx < MAX_INDEX; ++idx)
97           repeat |= (db[idx] == UNKNOWN && db[idx].classify(db) != UNKNOWN);
98
99   // Map 32 results into one KPKBitbase[] entry
100   for (idx = 0; idx < MAX_INDEX; ++idx)
101       if (db[idx] == WIN)
102           KPKBitbase[idx / 32] |= 1 << (idx & 0x1F);
103 }
104
105
106 namespace {
107
108   KPKPosition::KPKPosition(unsigned idx) {
109
110     ksq[WHITE] = Square((idx >>  0) & 0x3F);
111     ksq[BLACK] = Square((idx >>  6) & 0x3F);
112     us         = Color ((idx >> 12) & 0x01);
113     psq        = make_square(File((idx >> 13) & 0x3), RANK_7 - Rank((idx >> 15) & 0x7));
114
115     // Check if two pieces are on the same square or if a king can be captured
116     if (   distance(ksq[WHITE], ksq[BLACK]) <= 1
117         || ksq[WHITE] == psq
118         || ksq[BLACK] == psq
119         || (us == WHITE && (StepAttacksBB[PAWN][psq] & ksq[BLACK])))
120         result = INVALID;
121
122     // Immediate win if a pawn can be promoted without getting captured
123     else if (   us == WHITE
124              && rank_of(psq) == RANK_7
125              && ksq[us] != psq + DELTA_N
126              && (    distance(ksq[~us], psq + DELTA_N) > 1
127                  || (StepAttacksBB[KING][ksq[us]] & (psq + DELTA_N))))
128         result = WIN;
129
130     // Immediate draw if it is a stalemate or a king captures undefended pawn
131     else if (   us == BLACK
132              && (  !(StepAttacksBB[KING][ksq[us]] & ~(StepAttacksBB[KING][ksq[~us]] | StepAttacksBB[PAWN][psq]))
133                  || (StepAttacksBB[KING][ksq[us]] & psq & ~StepAttacksBB[KING][ksq[~us]])))
134         result = DRAW;
135
136     // Position will be classified later
137     else
138         result = UNKNOWN;
139   }
140
141   template<Color Us>
142   Result KPKPosition::classify(const std::vector<KPKPosition>& db) {
143
144     // White to move: If one move leads to a position classified as WIN, the result
145     // of the current position is WIN. If all moves lead to positions classified
146     // as DRAW, the current position is classified as DRAW, otherwise the current
147     // position is classified as UNKNOWN.
148     //
149     // Black to move: If one move leads to a position classified as DRAW, the result
150     // of the current position is DRAW. If all moves lead to positions classified
151     // as WIN, the position is classified as WIN, otherwise the current position is
152     // classified as UNKNOWN.
153
154     const Color  Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
155     const Result Good = (Us == WHITE ? WIN   : DRAW);
156     const Result Bad  = (Us == WHITE ? DRAW  : WIN);
157
158     Result r = INVALID;
159     Bitboard b = StepAttacksBB[KING][ksq[Us]];
160
161     while (b)
162         r |= Us == WHITE ? db[index(Them, ksq[Them]  , pop_lsb(&b), psq)]
163                          : db[index(Them, pop_lsb(&b), ksq[Them]  , psq)];
164
165     if (Us == WHITE)
166     {
167         if (rank_of(psq) < RANK_7)      // Single push
168             r |= db[index(Them, ksq[Them], ksq[Us], psq + DELTA_N)];
169
170         if (   rank_of(psq) == RANK_2   // Double push
171             && psq + DELTA_N != ksq[Us]
172             && psq + DELTA_N != ksq[Them])
173             r |= db[index(Them, ksq[Them], ksq[Us], psq + DELTA_N + DELTA_N)];
174     }
175
176     return result = r & Good  ? Good  : r & UNKNOWN ? UNKNOWN : Bad;
177   }
178
179 } // namespace