Space inflate bitbase.cpp
[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) 2008-2010 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
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26
27 #include "bitbase.h"
28 #include "bitboard.h"
29 #include "square.h"
30
31
32 ////
33 //// Local definitions
34 ////
35
36 namespace {
37
38   enum Result {
39     RESULT_UNKNOWN,
40     RESULT_INVALID,
41     RESULT_WIN,
42     RESULT_LOSS,
43     RESULT_DRAW
44   };
45
46   struct KPKPosition {
47     void from_index(int index);
48     bool is_legal() const;
49     bool is_immediate_draw() const;
50     bool is_immediate_win() const;
51     Bitboard wk_attacks()   const { return StepAttackBB[WK][whiteKingSquare]; }
52     Bitboard bk_attacks()   const { return StepAttackBB[BK][blackKingSquare]; }
53     Bitboard pawn_attacks() const { return StepAttackBB[WP][pawnSquare]; }
54
55     Square whiteKingSquare, blackKingSquare, pawnSquare;
56     Color sideToMove;
57   };
58
59   const int IndexMax = 2 * 24 * 64 * 64;
60
61   Result classify_wtm(const KPKPosition& pos, const Result bb[]);
62   Result classify_btm(const KPKPosition& pos, const Result bb[]);
63   int compute_index(Square wksq, Square bksq, Square psq, Color stm);
64 }
65
66
67 ////
68 //// Functions
69 ////
70
71 void generate_kpk_bitbase(uint8_t bitbase[]) {
72
73   bool repeat;
74   int i, j, b;
75   KPKPosition pos;
76   Result bb[IndexMax];
77
78   // Initialize table
79   for (i = 0; i < IndexMax; i++)
80   {
81       pos.from_index(i);
82       bb[i] = !pos.is_legal()          ? RESULT_INVALID
83              : pos.is_immediate_draw() ? RESULT_DRAW
84              : pos.is_immediate_win()  ? RESULT_WIN : RESULT_UNKNOWN;
85   }
86
87   // Iterate until all positions are classified (30 cycles needed)
88   do {
89       repeat = false;
90
91       for (i = 0; i < IndexMax; i++)
92           if (bb[i] == RESULT_UNKNOWN)
93           {
94               pos.from_index(i);
95
96               bb[i] = (pos.sideToMove == WHITE) ? classify_wtm(pos, bb)
97                                                 : classify_btm(pos, bb);
98               if (bb[i] != RESULT_UNKNOWN)
99                   repeat = true;
100           }
101
102   } while (repeat);
103
104   // Compress result and map into supplied bitbase parameter
105   for (i = 0; i < 24576; i++)
106   {
107       b = 0;
108       for (j = 0; j < 8; j++)
109           if (bb[8*i+j] == RESULT_WIN || bb[8*i+j] == RESULT_LOSS)
110               b |= (1 << j);
111
112       bitbase[i] = (uint8_t)b;
113   }
114 }
115
116
117 namespace {
118
119   int compute_index(Square wksq, Square bksq, Square psq, Color stm) {
120
121       int p = int(square_file(psq)) + (int(square_rank(psq)) - 1) * 4;
122       int r = int(stm) + 2 * int(bksq) + 128 * int(wksq) + 8192 * p;
123
124       assert(r >= 0 && r < IndexMax);
125
126       return r;
127   }
128
129   void KPKPosition::from_index(int index) {
130
131     int s = (index / 8192) % 24;
132
133     sideToMove = Color(index % 2);
134     blackKingSquare = Square((index / 2) % 64);
135     whiteKingSquare = Square((index / 128) % 64);
136     pawnSquare = make_square(File(s % 4), Rank(s / 4 + 1));
137   }
138
139   bool KPKPosition::is_legal() const {
140
141     if (   whiteKingSquare == pawnSquare
142         || whiteKingSquare == blackKingSquare
143         || pawnSquare == blackKingSquare)
144         return false;
145
146     if (sideToMove == WHITE)
147     {
148         if (   bit_is_set(wk_attacks(), blackKingSquare)
149             || bit_is_set(pawn_attacks(), blackKingSquare))
150             return false;
151     }
152     else if (bit_is_set(bk_attacks(), whiteKingSquare))
153         return false;
154
155     return true;
156   }
157
158   bool KPKPosition::is_immediate_draw() const {
159
160     if (sideToMove == BLACK)
161     {
162         Bitboard wka = wk_attacks();
163         Bitboard bka = bk_attacks();
164
165         // Case 1: Stalemate
166         if ((bka & ~(wka | pawn_attacks())) == EmptyBoardBB)
167             return true;
168
169         // Case 2: King can capture pawn
170         if (bit_is_set(bka, pawnSquare) && !bit_is_set(wka, pawnSquare))
171             return true;
172     }
173     else
174     {
175         // Case 1: Stalemate
176         if (   whiteKingSquare == SQ_A8
177             && pawnSquare == SQ_A7
178             && (blackKingSquare == SQ_C7 || blackKingSquare == SQ_C8))
179             return true;
180     }
181     return false;
182   }
183
184   bool KPKPosition::is_immediate_win() const {
185
186     // The position is an immediate win if it is white to move and the
187     // white pawn can be promoted without getting captured.
188     return   sideToMove == WHITE
189           && square_rank(pawnSquare) == RANK_7
190           && (   square_distance(blackKingSquare, pawnSquare + DELTA_N) > 1
191               || bit_is_set(wk_attacks(), pawnSquare + DELTA_N));
192   }
193
194   Result classify_wtm(const KPKPosition& pos, const Result bb[]) {
195
196     // If one move leads to a position classified as RESULT_LOSS, the result
197     // of the current position is RESULT_WIN. If all moves lead to positions
198     // classified as RESULT_DRAW, the current position is classified RESULT_DRAW
199     // otherwise the current position is classified as RESULT_UNKNOWN.
200
201     bool unknownFound = false;
202     Bitboard b;
203     Square s;
204     int idx;
205
206     // King moves
207     b = pos.wk_attacks();
208     while (b)
209     {
210         s = pop_1st_bit(&b);
211         idx = compute_index(s, pos.blackKingSquare, pos.pawnSquare, BLACK);
212
213         switch (bb[idx]) {
214
215         case RESULT_LOSS:
216             return RESULT_WIN;
217
218         case RESULT_UNKNOWN:
219             unknownFound = true;
220
221         case RESULT_DRAW:
222         case RESULT_INVALID:
223              break;
224
225          default:
226              assert(false);
227         }
228     }
229
230     // Pawn moves
231     if (square_rank(pos.pawnSquare) < RANK_7)
232     {
233         s = pos.pawnSquare + DELTA_N;
234         idx = compute_index(pos.whiteKingSquare, pos.blackKingSquare, s, BLACK);
235
236         switch (bb[idx]) {
237
238         case RESULT_LOSS:
239             return RESULT_WIN;
240
241         case RESULT_UNKNOWN:
242             unknownFound = true;
243
244         case RESULT_DRAW:
245         case RESULT_INVALID:
246             break;
247
248         default:
249             assert(false);
250         }
251
252         // Double pawn push
253         if (   square_rank(s) == RANK_3
254             && s != pos.whiteKingSquare
255             && s != pos.blackKingSquare)
256         {
257             s += DELTA_N;
258             idx = compute_index(pos.whiteKingSquare, pos.blackKingSquare, s, BLACK);
259
260             switch (bb[idx]) {
261
262             case RESULT_LOSS:
263                 return RESULT_WIN;
264
265             case RESULT_UNKNOWN:
266                 unknownFound = true;
267
268             case RESULT_DRAW:
269             case RESULT_INVALID:
270                 break;
271
272             default:
273                 assert(false);
274             }
275         }
276     }
277     return unknownFound ? RESULT_UNKNOWN : RESULT_DRAW;
278   }
279
280
281   Result classify_btm(const KPKPosition& pos, const Result bb[]) {
282
283     // If one move leads to a position classified as RESULT_DRAW, the result
284     // of the current position is RESULT_DRAW. If all moves lead to positions
285     // classified as RESULT_WIN, the current position is classified as
286     // RESULT_LOSS. Otherwise, the current position is classified as
287     // RESULT_UNKNOWN.
288
289     bool unknownFound = false;
290     Bitboard b;
291     Square s;
292     int idx;
293
294     // King moves
295     b = pos.bk_attacks();
296     while (b)
297     {
298         s = pop_1st_bit(&b);
299         idx = compute_index(pos.whiteKingSquare, s, pos.pawnSquare, WHITE);
300
301         switch (bb[idx]) {
302
303         case RESULT_DRAW:
304             return RESULT_DRAW;
305
306         case RESULT_UNKNOWN:
307             unknownFound = true;
308
309         case RESULT_WIN:
310         case RESULT_INVALID:
311             break;
312
313         default:
314             assert(false);
315         }
316     }
317     return unknownFound ? RESULT_UNKNOWN : RESULT_LOSS;
318   }
319
320 }