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) 2008-2015 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     unsigned id;
  68     Color us;
  69     Square ksq[COLOR_NB], psq;
  70     Result result;
  71   };
  72
  73 } // namespace
  74
  75
  76 bool Bitbases::probe(Square wksq, Square wpsq, Square bksq, Color us) {
  77
  78   assert(file_of(wpsq) <= FILE_D);
  79
  80   unsigned idx = index(us, bksq, wksq, wpsq);
  81   return KPKBitbase[idx / 32] & (1 << (idx & 0x1F));
  82 }
  83
  84
  85 void Bitbases::init() {
  86
  87   std::vector<KPKPosition> db(MAX_INDEX);
  88
  89   // Initialize db with known win / draw positions
  90   std::generate(db.begin(), db.end(), [](){ static unsigned id; return KPKPosition(id++); });
  91
  92   // Iterate through the positions until none of the unknown positions can be
  93   // changed to either wins or draws (15 cycles needed).
  94   while (std::accumulate(db.begin(), db.end(), false, [&](bool repeat, KPKPosition& pos)
  95   { return (pos == UNKNOWN && pos.classify(db) != UNKNOWN) || repeat; })){}
  96
  97   // Map 32 results into one KPKBitbase[] entry
  98   for (auto& pos : db)
  99       if (pos == WIN)
 100           KPKBitbase[pos.id / 32] |= 1 << (pos.id & 0x1F);
 101 }
 102
 103
 104 namespace {
 105
 106   KPKPosition::KPKPosition(unsigned idx) {
 107
 108     id         = idx;
 109     ksq[WHITE] = Square((idx >>  0) & 0x3F);
 110     ksq[BLACK] = Square((idx >>  6) & 0x3F);
 111     us         = Color ((idx >> 12) & 0x01);
 112     psq        = make_square(File((idx >> 13) & 0x3), RANK_7 - Rank((idx >> 15) & 0x7));
 113
 114     // Check if two pieces are on the same square or if a king can be captured
 115     if (   distance(ksq[WHITE], ksq[BLACK]) <= 1
 116         || ksq[WHITE] == psq
 117         || ksq[BLACK] == psq
 118         || (us == WHITE && (StepAttacksBB[PAWN][psq] & ksq[BLACK])))
 119         result = INVALID;
 120
 121     // Immediate win if a pawn can be promoted without getting captured
 122     else if (   us == WHITE
 123              && rank_of(psq) == RANK_7
 124              && ksq[us] != psq + DELTA_N
 125              && (    distance(ksq[~us], psq + DELTA_N) > 1
 126                  || (StepAttacksBB[KING][ksq[us]] & (psq + DELTA_N))))
 127         result = WIN;
 128
 129     // Immediate draw if it is a stalemate or a king captures undefended pawn
 130     else if (   us == BLACK
 131              && (  !(StepAttacksBB[KING][ksq[us]] & ~(StepAttacksBB[KING][ksq[~us]] | StepAttacksBB[PAWN][psq]))
 132                  || (StepAttacksBB[KING][ksq[us]] & psq & ~StepAttacksBB[KING][ksq[~us]])))
 133         result = DRAW;
 134
 135     // Position will be classified later
 136     else
 137         result = UNKNOWN;
 138   }
 139
 140   template<Color Us>
 141   Result KPKPosition::classify(const std::vector<KPKPosition>& db) {
 142
 143     // White to move: If one move leads to a position classified as WIN, the result
 144     // of the current position is WIN. If all moves lead to positions classified
 145     // as DRAW, the current position is classified as DRAW, otherwise the current
 146     // position is classified as UNKNOWN.
 147     //
 148     // Black to move: If one move leads to a position classified as DRAW, the result
 149     // of the current position is DRAW. If all moves lead to positions classified
 150     // as WIN, the position is classified as WIN, otherwise the current position is
 151     // classified as UNKNOWN.
 152
 153     const Color  Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 154     const Result Good = (Us == WHITE ? WIN   : DRAW);
 155     const Result Bad  = (Us == WHITE ? DRAW  : WIN);
 156
 157     Result r = INVALID;
 158     Bitboard b = StepAttacksBB[KING][ksq[Us]];
 159
 160     while (b)
 161         r |= Us == WHITE ? db[index(Them, ksq[Them]  , pop_lsb(&b), psq)]
 162                          : db[index(Them, pop_lsb(&b), ksq[Them]  , psq)];
 163
 164     if (Us == WHITE)
 165     {
 166         if (rank_of(psq) < RANK_7)      // Single push
 167             r |= db[index(Them, ksq[Them], ksq[Us], psq + DELTA_N)];
 168
 169         if (   rank_of(psq) == RANK_2   // Double push
 170             && psq + DELTA_N != ksq[Us]
 171             && psq + DELTA_N != ksq[Them])
 172             r |= db[index(Them, ksq[Them], ksq[Us], psq + DELTA_N + DELTA_N)];
 173     }
 174
 175     return result = r & Good  ? Good  : r & UNKNOWN ? UNKNOWN : Bad;
 176   }
 177
 178 } // namespace