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) 2004-2020 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
   4
   5   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   6   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   8   (at your option) any later version.
   9
  10   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
  11   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13   GNU General Public License for more details.
  14
  15   You should have received a copy of the GNU General Public License
  16   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  17 */
  18
  19 #include <cassert>
  20 #include <vector>
  21 #include <bitset>
  22
  23 #include "bitboard.h"
  24 #include "types.h"
  25
  26 namespace {
  27
  28   // There are 24 possible pawn squares: files A to D and ranks from 2 to 7.
  29   // Positions with the pawn on files E to H will be mirrored before probing.
  30   constexpr unsigned MAX_INDEX = 2*24*64*64; // stm * psq * wksq * bksq = 196608
  31
  32   std::bitset<MAX_INDEX> KPKBitbase;
  33
  34   // A KPK bitbase index is an integer in [0, IndexMax] range
  35   //
  36   // Information is mapped in a way that minimizes the 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 stm, Square bksq, Square wksq, Square psq) {
  44     return int(wksq) | (bksq << 6) | (stm << 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   Result& operator|=(Result& r, Result v) { return r = Result(r | v); }
  55
  56   struct KPKPosition {
  57     KPKPosition() = default;
  58     explicit KPKPosition(unsigned idx);
  59     operator Result() const { return result; }
  60     Result classify(const std::vector<KPKPosition>& db);
  61
  62     Color stm;
  63     Square ksq[COLOR_NB], psq;
  64     Result result;
  65   };
  66
  67 } // namespace
  68
  69
  70 bool Bitbases::probe(Square wksq, Square wpsq, Square bksq, Color stm) {
  71
  72   assert(file_of(wpsq) <= FILE_D);
  73
  74   return KPKBitbase[index(stm, bksq, wksq, wpsq)];
  75 }
  76
  77
  78 void Bitbases::init() {
  79
  80   std::vector<KPKPosition> db(MAX_INDEX);
  81   unsigned idx, repeat = 1;
  82
  83   // Initialize db with known win / draw positions
  84   for (idx = 0; idx < MAX_INDEX; ++idx)
  85       db[idx] = KPKPosition(idx);
  86
  87   // Iterate through the positions until none of the unknown positions can be
  88   // changed to either wins or draws (15 cycles needed).
  89   while (repeat)
  90       for (repeat = idx = 0; idx < MAX_INDEX; ++idx)
  91           repeat |= (db[idx] == UNKNOWN && db[idx].classify(db) != UNKNOWN);
  92
  93   // Fill the bitbase with the decisive results
  94   for (idx = 0; idx < MAX_INDEX; ++idx)
  95       if (db[idx] == WIN)
  96           KPKBitbase.set(idx);
  97 }
  98
  99
 100 namespace {
 101
 102   KPKPosition::KPKPosition(unsigned idx) {
 103
 104     ksq[WHITE] = Square((idx >>  0) & 0x3F);
 105     ksq[BLACK] = Square((idx >>  6) & 0x3F);
 106     stm        = Color ((idx >> 12) & 0x01);
 107     psq        = make_square(File((idx >> 13) & 0x3), Rank(RANK_7 - ((idx >> 15) & 0x7)));
 108
 109     // Invalid if two pieces are on the same square or if a king can be captured
 110     if (   distance(ksq[WHITE], ksq[BLACK]) <= 1
 111         || ksq[WHITE] == psq
 112         || ksq[BLACK] == psq
 113         || (stm == WHITE && (pawn_attacks_bb(WHITE, psq) & ksq[BLACK])))
 114         result = INVALID;
 115
 116     // Win if the pawn can be promoted without getting captured
 117     else if (   stm == WHITE
 118              && rank_of(psq) == RANK_7
 119              && ksq[WHITE] != psq + NORTH
 120              && (    distance(ksq[BLACK], psq + NORTH) > 1
 121                  || (distance(ksq[WHITE], psq + NORTH) == 1)))
 122         result = WIN;
 123
 124     // Draw if it is stalemate or the black king can capture the pawn
 125     else if (   stm == BLACK
 126              && (  !(attacks_bb<KING>(ksq[BLACK]) & ~(attacks_bb<KING>(ksq[WHITE]) | pawn_attacks_bb(WHITE, psq)))
 127                  || (attacks_bb<KING>(ksq[BLACK]) & ~attacks_bb<KING>(ksq[WHITE]) & psq)))
 128         result = DRAW;
 129
 130     // Position will be classified later
 131     else
 132         result = UNKNOWN;
 133   }
 134
 135   Result KPKPosition::classify(const std::vector<KPKPosition>& db) {
 136
 137     // White to move: If one move leads to a position classified as WIN, the result
 138     // of the current position is WIN. If all moves lead to positions classified
 139     // as DRAW, the current position is classified as DRAW, otherwise the current
 140     // position is classified as UNKNOWN.
 141     //
 142     // Black to move: If one move leads to a position classified as DRAW, the result
 143     // of the current position is DRAW. If all moves lead to positions classified
 144     // as WIN, the position is classified as WIN, otherwise the current position is
 145     // classified as UNKNOWN.
 146     const Result Good = (stm == WHITE ? WIN   : DRAW);
 147     const Result Bad  = (stm == WHITE ? DRAW  : WIN);
 148
 149     Result r = INVALID;
 150     Bitboard b = attacks_bb<KING>(ksq[stm]);
 151
 152     while (b)
 153         r |= stm == WHITE ? db[index(BLACK, ksq[BLACK] , pop_lsb(&b), psq)]
 154                           : db[index(WHITE, pop_lsb(&b),  ksq[WHITE], psq)];
 155
 156     if (stm == WHITE)
 157     {
 158         if (rank_of(psq) < RANK_7)      // Single push
 159             r |= db[index(BLACK, ksq[BLACK], ksq[WHITE], psq + NORTH)];
 160
 161         if (   rank_of(psq) == RANK_2   // Double push
 162             && psq + NORTH != ksq[WHITE]
 163             && psq + NORTH != ksq[BLACK])
 164             r |= db[index(BLACK, ksq[BLACK], ksq[WHITE], psq + NORTH + NORTH)];
 165     }
 166
 167     return result = r & Good  ? Good  : r & UNKNOWN ? UNKNOWN : Bad;
 168   }
 169
 170 } // namespace