git.sesse.net Git - stockfish/blob - 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) 2008-2013 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 <cassert>
  21 #include <vector>
  22
  23 #include "bitboard.h"
  24 #include "types.h"
  25
  26 namespace {
  27
  28   // There are 24 possible pawn squares: the first 4 files and ranks from 2 to 7
  29   const unsigned IndexMax = 2*24*64*64; // stm * psq * wksq * bksq = 196608
  30
  31   // Each uint32_t stores results of 32 positions, one per bit
  32   uint32_t KPKBitbase[IndexMax / 32];
  33
  34   // A KPK bitbase index is an integer in [0, IndexMax] range
  35   //
  36   // Information is mapped in a way that minimizes number of iterations:
  37   //
  38   // bit  0- 5: white king square (from SQ_A1 to SQ_H8)
  39   // bit  6-11: black king square (from SQ_A1 to SQ_H8)
  40   // bit    12: side to move (WHITE or BLACK)
  41   // bit 13-14: white pawn file (from FILE_A to FILE_D)
  42   // bit 15-17: white pawn RANK_7 - rank (from RANK_7 - RANK_7 to RANK_7 - RANK_2)
  43   unsigned index(Color us, Square bksq, Square wksq, Square psq) {
  44     return wksq + (bksq << 6) + (us << 12) + (file_of(psq) << 13) + ((RANK_7 - rank_of(psq)) << 15);
  45   }
  46
  47   enum Result {
  48     INVALID = 0,
  49     UNKNOWN = 1,
  50     DRAW    = 2,
  51     WIN     = 4
  52   };
  53
  54   inline Result& operator|=(Result& r, Result v) { return r = Result(r | v); }
  55
  56   struct KPKPosition {
  57
  58     KPKPosition(unsigned idx);
  59     operator Result() const { return result; }
  60     Result classify(const std::vector<KPKPosition>& db)
  61     { return us == WHITE ? classify<WHITE>(db) : classify<BLACK>(db); }
  62
  63   private:
  64     template<Color Us> Result classify(const std::vector<KPKPosition>& db);
  65
  66     Color us;
  67     Square bksq, wksq, psq;
  68     Result result;
  69   };
  70
  71 } // namespace
  72
  73
  74 bool Bitbases::probe_kpk(Square wksq, Square wpsq, Square bksq, Color us) {
  75
  76   assert(file_of(wpsq) <= FILE_D);
  77
  78   unsigned idx = index(us, bksq, wksq, wpsq);
  79   return KPKBitbase[idx / 32] & (1 << (idx & 0x1F));
  80 }
  81
  82
  83 void Bitbases::init_kpk() {
  84
  85   unsigned idx, repeat = 1;
  86   std::vector<KPKPosition> db;
  87   db.reserve(IndexMax);
  88
  89   // Initialize db with known win / draw positions
  90   for (idx = 0; idx < IndexMax; ++idx)
  91       db.push_back(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 < IndexMax; ++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 < IndexMax; ++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     wksq = Square((idx >>  0) & 0x3F);
 111     bksq = Square((idx >>  6) & 0x3F);
 112     us   = Color ((idx >> 12) & 0x01);
 113     psq  = File  ((idx >> 13) & 0x03) | Rank(RANK_7 - (idx >> 15));
 114     result  = UNKNOWN;
 115
 116     // Check if two pieces are on the same square or if a king can be captured
 117     if (   square_distance(wksq, bksq) <= 1 || wksq == psq || bksq == psq
 118         || (us == WHITE && (StepAttacksBB[PAWN][psq] & bksq)))
 119         result = INVALID;
 120
 121     else if (us == WHITE)
 122     {
 123         // Immediate win if a pawn can be promoted without getting captured
 124         if (   rank_of(psq) == RANK_7
 125             && wksq != psq + DELTA_N
 126             && (   square_distance(bksq, psq + DELTA_N) > 1
 127                 ||(StepAttacksBB[KING][wksq] & (psq + DELTA_N))))
 128             result = WIN;
 129     }
 130     // Immediate draw if it is a stalemate or a king captures undefended pawn
 131     else if (  !(StepAttacksBB[KING][bksq] & ~(StepAttacksBB[KING][wksq] | StepAttacksBB[PAWN][psq]))
 132              || (StepAttacksBB[KING][bksq] & psq & ~StepAttacksBB[KING][wksq]))
 133         result = DRAW;
 134   }
 135
 136   template<Color Us>
 137   Result KPKPosition::classify(const std::vector<KPKPosition>& db) {
 138
 139     // White to Move: If one move leads to a position classified as WIN, the result
 140     // of the current position is WIN. If all moves lead to positions classified
 141     // as DRAW, the current position is classified as DRAW, otherwise the current
 142     // position is classified as UNKNOWN.
 143     //
 144     // Black to Move: If one move leads to a position classified as DRAW, the result
 145     // of the current position is DRAW. If all moves lead to positions classified
 146     // as WIN, the position is classified as WIN, otherwise the current position is
 147     // classified as UNKNOWN.
 148
 149     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 150
 151     Result r = INVALID;
 152     Bitboard b = StepAttacksBB[KING][Us == WHITE ? wksq : bksq];
 153
 154     while (b)
 155         r |= Us == WHITE ? db[index(Them, bksq, pop_lsb(&b), psq)]
 156                          : db[index(Them, pop_lsb(&b), wksq, psq)];
 157
 158     if (Us == WHITE && rank_of(psq) < RANK_7)
 159     {
 160         Square s = psq + DELTA_N;
 161         r |= db[index(BLACK, bksq, wksq, s)]; // Single push
 162
 163         if (rank_of(psq) == RANK_2 && s != wksq && s != bksq)
 164             r |= db[index(BLACK, bksq, wksq, s + DELTA_N)]; // Double push
 165     }
 166
 167     if (Us == WHITE)
 168         return result = r & WIN  ? WIN  : r & UNKNOWN ? UNKNOWN : DRAW;
 169     else
 170         return result = r & DRAW ? DRAW : r & UNKNOWN ? UNKNOWN : WIN;
 171   }
 172
 173 } // namespace