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