Move KPKBitbase[] where it belongs
[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 #include <cassert>
21
22 #include "bitboard.h"
23 #include "types.h"
24
25 namespace {
26
27   enum Result {
28     RESULT_UNKNOWN,
29     RESULT_INVALID,
30     RESULT_WIN,
31     RESULT_LOSS,
32     RESULT_DRAW
33   };
34
35   struct KPKPosition {
36     void from_index(int index);
37     bool is_legal() const;
38     bool is_immediate_draw() const;
39     bool is_immediate_win() const;
40     Bitboard wk_attacks()   const { return StepAttacksBB[WK][whiteKingSquare]; }
41     Bitboard bk_attacks()   const { return StepAttacksBB[BK][blackKingSquare]; }
42     Bitboard pawn_attacks() const { return StepAttacksBB[WP][pawnSquare]; }
43
44     Square whiteKingSquare, blackKingSquare, pawnSquare;
45     Color sideToMove;
46   };
47
48   const int IndexMax = 2 * 24 * 64 * 64;
49
50   uint8_t KPKBitbase[IndexMax / 8];
51
52   Result classify_wtm(const KPKPosition& pos, const Result bb[]);
53   Result classify_btm(const KPKPosition& pos, const Result bb[]);
54   int compute_index(Square wksq, Square bksq, Square wpsq, Color stm);
55 }
56
57
58 int probe_kpk_bitbase(Square wksq, Square wpsq, Square bksq, Color stm) {
59
60   int index = compute_index(wksq, bksq, wpsq, stm);
61
62   return KPKBitbase[index / 8] & (1 << (index & 7));
63 }
64
65
66 void init_kpk_bitbase() {
67
68   bool repeat;
69   int i, j, b;
70   KPKPosition pos;
71   Result bb[IndexMax];
72
73   // Initialize table
74   for (i = 0; i < IndexMax; i++)
75   {
76       pos.from_index(i);
77       bb[i] = !pos.is_legal()          ? RESULT_INVALID
78              : pos.is_immediate_draw() ? RESULT_DRAW
79              : pos.is_immediate_win()  ? RESULT_WIN : RESULT_UNKNOWN;
80   }
81
82   // Iterate until all positions are classified (30 cycles needed)
83   do {
84       repeat = false;
85
86       for (i = 0; i < IndexMax; i++)
87           if (bb[i] == RESULT_UNKNOWN)
88           {
89               pos.from_index(i);
90
91               bb[i] = (pos.sideToMove == WHITE) ? classify_wtm(pos, bb)
92                                                 : classify_btm(pos, bb);
93               if (bb[i] != RESULT_UNKNOWN)
94                   repeat = true;
95           }
96
97   } while (repeat);
98
99   // Compress result and map into KPKBitbase[]
100   for (i = 0; i < 24576; i++)
101   {
102       b = 0;
103       for (j = 0; j < 8; j++)
104           if (bb[8*i+j] == RESULT_WIN || bb[8*i+j] == RESULT_LOSS)
105               b |= (1 << j);
106
107       KPKBitbase[i] = (uint8_t)b;
108   }
109 }
110
111
112 namespace {
113
114   int compute_index(Square wksq, Square bksq, Square wpsq, Color stm) {
115
116       int p = int(square_file(wpsq)) + (int(square_rank(wpsq)) - 1) * 4;
117       int r = int(stm) + 2 * int(bksq) + 128 * int(wksq) + 8192 * p;
118
119       assert(r >= 0 && r < IndexMax);
120
121       return r;
122   }
123
124   void KPKPosition::from_index(int index) {
125
126     int s = (index / 8192) % 24;
127
128     sideToMove = Color(index % 2);
129     blackKingSquare = Square((index / 2) % 64);
130     whiteKingSquare = Square((index / 128) % 64);
131     pawnSquare = make_square(File(s % 4), Rank(s / 4 + 1));
132   }
133
134   bool KPKPosition::is_legal() const {
135
136     if (   whiteKingSquare == pawnSquare
137         || whiteKingSquare == blackKingSquare
138         || pawnSquare == blackKingSquare)
139         return false;
140
141     if (sideToMove == WHITE)
142     {
143         if (   bit_is_set(wk_attacks(), blackKingSquare)
144             || bit_is_set(pawn_attacks(), blackKingSquare))
145             return false;
146     }
147     else if (bit_is_set(bk_attacks(), whiteKingSquare))
148         return false;
149
150     return true;
151   }
152
153   bool KPKPosition::is_immediate_draw() const {
154
155     if (sideToMove == BLACK)
156     {
157         Bitboard wka = wk_attacks();
158         Bitboard bka = bk_attacks();
159
160         // Case 1: Stalemate
161         if ((bka & ~(wka | pawn_attacks())) == EmptyBoardBB)
162             return true;
163
164         // Case 2: King can capture pawn
165         if (bit_is_set(bka, pawnSquare) && !bit_is_set(wka, pawnSquare))
166             return true;
167     }
168     else
169     {
170         // Case 1: Stalemate
171         if (   whiteKingSquare == SQ_A8
172             && pawnSquare == SQ_A7
173             && (blackKingSquare == SQ_C7 || blackKingSquare == SQ_C8))
174             return true;
175
176         if (   whiteKingSquare == SQ_H8
177             && pawnSquare == SQ_H7
178             && (blackKingSquare == SQ_F7 || blackKingSquare == SQ_F8))
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           && whiteKingSquare != pawnSquare + DELTA_N
191           && (   square_distance(blackKingSquare, pawnSquare + DELTA_N) > 1
192               || bit_is_set(wk_attacks(), pawnSquare + DELTA_N));
193   }
194
195   Result classify_wtm(const KPKPosition& pos, const Result bb[]) {
196
197     // If one move leads to a position classified as RESULT_LOSS, the result
198     // of the current position is RESULT_WIN. If all moves lead to positions
199     // classified as RESULT_DRAW, the current position is classified RESULT_DRAW
200     // otherwise the current position is classified as RESULT_UNKNOWN.
201
202     bool unknownFound = false;
203     Bitboard b;
204     Square s;
205     int idx;
206
207     // King moves
208     b = pos.wk_attacks();
209     while (b)
210     {
211         s = pop_1st_bit(&b);
212         idx = compute_index(s, pos.blackKingSquare, pos.pawnSquare, BLACK);
213
214         switch (bb[idx]) {
215
216         case RESULT_LOSS:
217             return RESULT_WIN;
218
219         case RESULT_UNKNOWN:
220             unknownFound = true;
221
222         case RESULT_DRAW:
223         case RESULT_INVALID:
224              break;
225
226          default:
227              assert(false);
228         }
229     }
230
231     // Pawn moves
232     if (square_rank(pos.pawnSquare) < RANK_7)
233     {
234         s = pos.pawnSquare + DELTA_N;
235         idx = compute_index(pos.whiteKingSquare, pos.blackKingSquare, s, BLACK);
236
237         switch (bb[idx]) {
238
239         case RESULT_LOSS:
240             return RESULT_WIN;
241
242         case RESULT_UNKNOWN:
243             unknownFound = true;
244
245         case RESULT_DRAW:
246         case RESULT_INVALID:
247             break;
248
249         default:
250             assert(false);
251         }
252
253         // Double pawn push
254         if (   square_rank(s) == RANK_3
255             && s != pos.whiteKingSquare
256             && s != pos.blackKingSquare)
257         {
258             s += DELTA_N;
259             idx = compute_index(pos.whiteKingSquare, pos.blackKingSquare, s, BLACK);
260
261             switch (bb[idx]) {
262
263             case RESULT_LOSS:
264                 return RESULT_WIN;
265
266             case RESULT_UNKNOWN:
267                 unknownFound = true;
268
269             case RESULT_DRAW:
270             case RESULT_INVALID:
271                 break;
272
273             default:
274                 assert(false);
275             }
276         }
277     }
278     return unknownFound ? RESULT_UNKNOWN : RESULT_DRAW;
279   }
280
281
282   Result classify_btm(const KPKPosition& pos, const Result bb[]) {
283
284     // If one move leads to a position classified as RESULT_DRAW, the result
285     // of the current position is RESULT_DRAW. If all moves lead to positions
286     // classified as RESULT_WIN, the current position is classified as
287     // RESULT_LOSS. Otherwise, the current position is classified as
288     // RESULT_UNKNOWN.
289
290     bool unknownFound = false;
291     Bitboard b;
292     Square s;
293     int idx;
294
295     // King moves
296     b = pos.bk_attacks();
297     while (b)
298     {
299         s = pop_1st_bit(&b);
300         idx = compute_index(pos.whiteKingSquare, s, pos.pawnSquare, WHITE);
301
302         switch (bb[idx]) {
303
304         case RESULT_DRAW:
305             return RESULT_DRAW;
306
307         case RESULT_UNKNOWN:
308             unknownFound = true;
309
310         case RESULT_WIN:
311         case RESULT_INVALID:
312             break;
313
314         default:
315             assert(false);
316         }
317     }
318     return unknownFound ? RESULT_UNKNOWN : RESULT_LOSS;
319   }
320
321 }