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) 2008-2012 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   // The possible pawns squares are 24, the first 4 files and ranks from 2 to 7
  29   const unsigned IndexMax = 24*64*64*2; // wp_sq * wk_sq * bk_sq * stm = 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 this way
  37   //
  38   // bit     0: side to move (WHITE or BLACK)
  39   // bit  1- 6: black king square (from SQ_A1 to SQ_H8)
  40   // bit  7-12: white king square (from SQ_A1 to SQ_H8)
  41   // bit 13-14: white pawn file (from FILE_A to FILE_D)
  42   // bit 15-17: white pawn rank - 1 (from RANK_2 - 1 to RANK_7 - 1)
  43   unsigned index(Color stm, Square bksq, Square wksq, Square psq) {
  44     return stm + (bksq << 1) + (wksq << 7) + (file_of(psq) << 13) + ((rank_of(psq) - 1) << 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     void classify_leaf(unsigned idx);
  59
  60     Result classify(const std::vector<KPKPosition>& db)
  61     { return stm == WHITE ? classify<WHITE>(db) : classify<BLACK>(db); }
  62
  63     operator Result() const { return res; }
  64
  65   private:
  66     template<Color Us> Bitboard k_attacks() const
  67     { return StepAttacksBB[KING][Us == WHITE ? wksq : bksq]; }
  68
  69     template<Color Us> Result classify(const std::vector<KPKPosition>& db);
  70
  71     Color stm;
  72     Square bksq, wksq, psq;
  73     Result res;
  74   };
  75
  76 } // namespace
  77
  78
  79 bool Bitbases::probe_kpk(Square wksq, Square wpsq, Square bksq, Color stm) {
  80
  81   assert(file_of(wpsq) <= FILE_D);
  82
  83   unsigned idx = index(stm, bksq, wksq, wpsq);
  84   return KPKBitbase[idx / 32] & (1 << (idx & 31));
  85 }
  86
  87
  88 void Bitbases::init_kpk() {
  89
  90   unsigned idx, repeat = 1;
  91   std::vector<KPKPosition> db(IndexMax);
  92
  93   // Initialize db with known win / draw positions
  94   for (idx = 0; idx < IndexMax; idx++)
  95       db[idx].classify_leaf(idx);
  96
  97   // Iterate until all positions are classified (30 cycles needed)
  98   while (repeat)
  99       for (repeat = idx = 0; idx < IndexMax; idx++)
 100           if (db[idx] == UNKNOWN && db[idx].classify(db) != UNKNOWN)
 101               repeat = 1;
 102
 103   // Map 32 results into one KPKBitbase[] entry
 104   for (idx = 0; idx < IndexMax; idx++)
 105       if (db[idx] == WIN)
 106           KPKBitbase[idx / 32] |= 1 << (idx & 31);
 107 }
 108
 109
 110 namespace {
 111
 112   void KPKPosition::classify_leaf(unsigned idx) {
 113
 114     stm  = Color(idx & 1);
 115     bksq = Square((idx >> 1) & 0x3F);
 116     wksq = Square((idx >> 7) & 0x3F);
 117     psq  = File((idx >> 13) & 3) | Rank((idx >> 15) + 1);
 118
 119     // Check if two pieces are on the same square or if a king can be captured
 120     if (   wksq == psq || wksq == bksq || bksq == psq
 121         || (k_attacks<WHITE>() & bksq)
 122         || (stm == WHITE && (StepAttacksBB[PAWN][psq] & bksq)))
 123         res = INVALID;
 124
 125     // The position is an immediate win if it is white to move and the white
 126     // pawn can be promoted without getting captured.
 127     else if (   rank_of(psq) == RANK_7
 128              && stm == WHITE
 129              && wksq != psq + DELTA_N
 130              && (   square_distance(bksq, psq + DELTA_N) > 1
 131                  ||(k_attacks<WHITE>() & (psq + DELTA_N))))
 132         res = WIN;
 133
 134     // Check for known draw positions
 135     //
 136     // Case 1: Stalemate
 137     else if (   stm == BLACK
 138              && !(k_attacks<BLACK>() & ~(k_attacks<WHITE>() | StepAttacksBB[PAWN][psq])))
 139         res = DRAW;
 140
 141     // Case 2: King can capture undefended pawn
 142     else if (   stm == BLACK
 143              && (k_attacks<BLACK>() & psq & ~k_attacks<WHITE>()))
 144         res = DRAW;
 145
 146     // Case 3: Black king in front of white pawn
 147     else if (   bksq == psq + DELTA_N
 148              && rank_of(psq) < RANK_7)
 149         res = DRAW;
 150
 151     // Case 4: White king in front of pawn and black has opposition
 152     else if (   stm == WHITE
 153              && wksq == psq + DELTA_N
 154              && bksq == wksq + DELTA_N + DELTA_N
 155              && rank_of(psq) < RANK_5)
 156         res = DRAW;
 157
 158     // Case 5: Stalemate with rook pawn
 159     else if (   bksq == SQ_A8
 160              && file_of(psq) == FILE_A)
 161         res = DRAW;
 162
 163     // Case 6: White king trapped on the rook file
 164     else if (   file_of(wksq) == FILE_A
 165              && file_of(psq) == FILE_A
 166              && rank_of(wksq) > rank_of(psq)
 167              && bksq == wksq + 2)
 168         res = DRAW;
 169
 170     else
 171         res = UNKNOWN;
 172   }
 173
 174   template<Color Us>
 175   Result KPKPosition::classify(const std::vector<KPKPosition>& db) {
 176
 177     // White to Move: If one move leads to a position classified as RESULT_WIN,
 178     // the result of the current position is RESULT_WIN. If all moves lead to
 179     // positions classified as RESULT_DRAW, the current position is classified
 180     // RESULT_DRAW otherwise the current position is classified as RESULT_UNKNOWN.
 181     //
 182     // Black to Move: If one move leads to a position classified as RESULT_DRAW,
 183     // the result of the current position is RESULT_DRAW. If all moves lead to
 184     // positions classified as RESULT_WIN, the position is classified RESULT_WIN.
 185     // Otherwise, the current position is classified as RESULT_UNKNOWN.
 186
 187     Result r = INVALID;
 188     Bitboard b = k_attacks<Us>();
 189
 190     while (b)
 191     {
 192         r |= Us == WHITE ? db[index(BLACK, bksq, pop_lsb(&b), psq)]
 193                          : db[index(WHITE, pop_lsb(&b), wksq, psq)];
 194
 195         if (Us == WHITE && (r & WIN))
 196             return res = WIN;
 197
 198         if (Us == BLACK && (r & DRAW))
 199             return res = DRAW;
 200     }
 201
 202     if (Us == WHITE && rank_of(psq) < RANK_7)
 203     {
 204         Square s = psq + DELTA_N;
 205         r |= db[index(BLACK, bksq, wksq, s)]; // Single push
 206
 207         if (rank_of(s) == RANK_3 && s != wksq && s != bksq)
 208             r |= db[index(BLACK, bksq, wksq, s + DELTA_N)]; // Double push
 209
 210         if (r & WIN)
 211             return res = WIN;
 212     }
 213
 214     return res = r & UNKNOWN ? UNKNOWN : Us == WHITE ? DRAW : WIN;
 215   }
 216
 217 }