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 = 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 6 - rank (from 6 - RANK_7 to 6 - RANK_2)
  43   unsigned index(Color us, Square bksq, Square wksq, Square psq) {
  44     return wksq + (bksq << 6) + (us << 12) + (file_of(psq) << 13) + ((6 - 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     operator Result() const { return res; }
  59     Result classify_leaf(unsigned idx);
  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 res;
  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(IndexMax);
  87
  88   // Initialize db with known win / draw positions
  89   for (idx = 0; idx < IndexMax; idx++)
  90       db[idx].classify_leaf(idx);
  91
  92   // Iterate until all positions are classified (15 cycles needed)
  93   while (repeat)
  94       for (repeat = idx = 0; idx < IndexMax; idx++)
  95           if (db[idx] == UNKNOWN && db[idx].classify(db) != UNKNOWN)
  96               repeat = 1;
  97
  98   // Map 32 results into one KPKBitbase[] entry
  99   for (idx = 0; idx < IndexMax; idx++)
 100       if (db[idx] == WIN)
 101           KPKBitbase[idx / 32] |= 1 << (idx & 0x1F);
 102 }
 103
 104
 105 namespace {
 106
 107   Result KPKPosition::classify_leaf(unsigned idx) {
 108
 109     wksq = Square((idx >> 0) & 0x3F);
 110     bksq = Square((idx >> 6) & 0x3F);
 111     us   = Color((idx >> 12) & 0x01);
 112     psq  = File((idx >> 13) & 3) | Rank(6 - (idx >> 15));
 113
 114     // Check if two pieces are on the same square or if a king can be captured
 115     if (   wksq == psq || wksq == bksq || bksq == psq
 116         || (StepAttacksBB[KING][wksq] & bksq)
 117         || (us == WHITE && (StepAttacksBB[PAWN][psq] & bksq)))
 118         return res = INVALID;
 119
 120     if (us == WHITE)
 121     {
 122         // Immediate win if pawn can be promoted without getting captured
 123         if (   rank_of(psq) == RANK_7
 124             && wksq != psq + DELTA_N
 125             && (   square_distance(bksq, psq + DELTA_N) > 1
 126                 ||(StepAttacksBB[KING][wksq] & (psq + DELTA_N))))
 127             return res = WIN;
 128     }
 129     // Immediate draw if is stalemate or king captures undefended pawn
 130     else if (  !(StepAttacksBB[KING][bksq] & ~(StepAttacksBB[KING][wksq] | StepAttacksBB[PAWN][psq]))
 131              || (StepAttacksBB[KING][bksq] & psq & ~StepAttacksBB[KING][wksq]))
 132         return res = DRAW;
 133
 134     return res = UNKNOWN;
 135   }
 136
 137   template<Color Us>
 138   Result KPKPosition::classify(const std::vector<KPKPosition>& db) {
 139
 140     // White to Move: If one move leads to a position classified as WIN, the result
 141     // of the current position is WIN. If all moves lead to positions classified
 142     // as DRAW, the current position is classified DRAW otherwise the current
 143     // position is classified as UNKNOWN.
 144     //
 145     // Black to Move: If one move leads to a position classified as DRAW, the result
 146     // of the current position is DRAW. If all moves lead to positions classified
 147     // as WIN, the position is classified WIN otherwise the current position is
 148     // classified UNKNOWN.
 149
 150     Result r = INVALID;
 151     Bitboard b = StepAttacksBB[KING][Us == WHITE ? wksq : bksq];
 152
 153     while (b)
 154         r |= Us == WHITE ? db[index(~Us, bksq, pop_lsb(&b), psq)]
 155                          : db[index(~Us, pop_lsb(&b), wksq, psq)];
 156
 157     if (Us == WHITE && rank_of(psq) < RANK_7)
 158     {
 159         Square s = psq + DELTA_N;
 160         r |= db[index(BLACK, bksq, wksq, s)]; // Single push
 161
 162         if (rank_of(s) == RANK_3 && s != wksq && s != bksq)
 163             r |= db[index(BLACK, bksq, wksq, s + DELTA_N)]; // Double push
 164     }
 165
 166     if (Us == WHITE)
 167         return res = r & WIN  ? WIN  : r & UNKNOWN ? UNKNOWN : DRAW;
 168     else
 169         return res = r & DRAW ? DRAW : r & UNKNOWN ? UNKNOWN : WIN;
 170   }
 171
 172 } // namespace