0a2b02ad6c96305dcb6833e5ccdc97c20859c91e
[stockfish] / src / endgame.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   Copyright (C) 2015-2020 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
6
7   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
8   it under the terms of the GNU General Public License as published by
9   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
10   (at your option) any later version.
11
12   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
13   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
14   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
15   GNU General Public License for more details.
16
17   You should have received a copy of the GNU General Public License
18   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
19 */
20
21 #include <cassert>
22
23 #include "bitboard.h"
24 #include "endgame.h"
25 #include "movegen.h"
26
27 using std::string;
28
29 namespace {
30
31   // Used to drive the king towards the edge of the board
32   // in KX vs K and KQ vs KR endgames.
33   inline int push_to_edge(Square s) {
34       int rd = edge_distance(rank_of(s)), fd = edge_distance(file_of(s));
35       return 90 - (7 * fd * fd / 2 + 7 * rd * rd / 2);
36   }
37
38   // Used to drive the king towards A1H8 corners in KBN vs K endgames.
39   inline int push_to_corner(Square s) {
40       return abs(7 - rank_of(s) - file_of(s));
41   }
42
43   // Drive a piece close to or away from another piece
44   inline int push_close(Square s1, Square s2) { return 140 - 20 * distance(s1, s2); }
45   inline int push_away(Square s1, Square s2) { return 120 - push_close(s1, s2); }
46
47 #ifndef NDEBUG
48   bool verify_material(const Position& pos, Color c, Value npm, int pawnsCnt) {
49     return pos.non_pawn_material(c) == npm && pos.count<PAWN>(c) == pawnsCnt;
50   }
51 #endif
52
53   // Map the square as if strongSide is white and strongSide's only pawn
54   // is on the left half of the board.
55   Square normalize(const Position& pos, Color strongSide, Square sq) {
56
57     assert(pos.count<PAWN>(strongSide) == 1);
58
59     if (file_of(pos.square<PAWN>(strongSide)) >= FILE_E)
60         sq = flip_file(sq);
61
62     return strongSide == WHITE ? sq : flip_rank(sq);
63   }
64
65 } // namespace
66
67
68 namespace Endgames {
69
70   std::pair<Map<Value>, Map<ScaleFactor>> maps;
71
72   void init() {
73
74     add<KPK>("KPK");
75     add<KNNK>("KNNK");
76     add<KBNK>("KBNK");
77     add<KRKP>("KRKP");
78     add<KRKB>("KRKB");
79     add<KRKN>("KRKN");
80     add<KQKP>("KQKP");
81     add<KQKR>("KQKR");
82     add<KNNKP>("KNNKP");
83
84     add<KNPK>("KNPK");
85     add<KNPKB>("KNPKB");
86     add<KRPKR>("KRPKR");
87     add<KRPKB>("KRPKB");
88     add<KBPKB>("KBPKB");
89     add<KBPKN>("KBPKN");
90     add<KBPPKB>("KBPPKB");
91     add<KRPPKRP>("KRPPKRP");
92   }
93 }
94
95
96 /// Mate with KX vs K. This function is used to evaluate positions with
97 /// king and plenty of material vs a lone king. It simply gives the
98 /// attacking side a bonus for driving the defending king towards the edge
99 /// of the board, and for keeping the distance between the two kings small.
100 template<>
101 Value Endgame<KXK>::operator()(const Position& pos) const {
102
103   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
104   assert(!pos.checkers()); // Eval is never called when in check
105
106   // Stalemate detection with lone king
107   if (pos.side_to_move() == weakSide && !MoveList<LEGAL>(pos).size())
108       return VALUE_DRAW;
109
110   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
111   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
112
113   Value result =  pos.non_pawn_material(strongSide)
114                 + pos.count<PAWN>(strongSide) * PawnValueEg
115                 + push_to_edge(loserKSq)
116                 + push_close(winnerKSq, loserKSq);
117
118   if (   pos.count<QUEEN>(strongSide)
119       || pos.count<ROOK>(strongSide)
120       ||(pos.count<BISHOP>(strongSide) && pos.count<KNIGHT>(strongSide))
121       || (   (pos.pieces(strongSide, BISHOP) & ~DarkSquares)
122           && (pos.pieces(strongSide, BISHOP) &  DarkSquares)))
123       result = std::min(result + VALUE_KNOWN_WIN, VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY - 1);
124
125   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
126 }
127
128
129 /// Mate with KBN vs K. This is similar to KX vs K, but we have to drive the
130 /// defending king towards a corner square that our bishop attacks.
131 template<>
132 Value Endgame<KBNK>::operator()(const Position& pos) const {
133
134   assert(verify_material(pos, strongSide, KnightValueMg + BishopValueMg, 0));
135   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
136
137   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
138   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
139   Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
140
141   // If our bishop does not attack A1/H8, we flip the enemy king square
142   // to drive to opposite corners (A8/H1).
143
144   Value result =  (VALUE_KNOWN_WIN + 3520)
145                 + push_close(winnerKSq, loserKSq)
146                 + 420 * push_to_corner(opposite_colors(bishopSq, SQ_A1) ? flip_file(loserKSq) : loserKSq);
147
148   assert(abs(result) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY);
149   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
150 }
151
152
153 /// KP vs K. This endgame is evaluated with the help of a bitbase
154 template<>
155 Value Endgame<KPK>::operator()(const Position& pos) const {
156
157   assert(verify_material(pos, strongSide, VALUE_ZERO, 1));
158   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
159
160   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
161   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
162   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
163   Square psq  = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
164
165   Color us = strongSide == pos.side_to_move() ? WHITE : BLACK;
166
167   if (!Bitbases::probe(wksq, psq, bksq, us))
168       return VALUE_DRAW;
169
170   Value result = VALUE_KNOWN_WIN + PawnValueEg + Value(rank_of(psq));
171
172   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
173 }
174
175
176 /// KR vs KP. This is a somewhat tricky endgame to evaluate precisely without
177 /// a bitbase. The function below returns drawish scores when the pawn is
178 /// far advanced with support of the king, while the attacking king is far
179 /// away.
180 template<>
181 Value Endgame<KRKP>::operator()(const Position& pos) const {
182
183   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
184   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 1));
185
186   Square wksq = relative_square(strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
187   Square bksq = relative_square(strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
188   Square rsq  = relative_square(strongSide, pos.square<ROOK>(strongSide));
189   Square psq  = relative_square(strongSide, pos.square<PAWN>(weakSide));
190
191   Square queeningSq = make_square(file_of(psq), RANK_1);
192   Value result;
193
194   // If the stronger side's king is in front of the pawn, it's a win
195   if (forward_file_bb(WHITE, wksq) & psq)
196       result = RookValueEg - distance(wksq, psq);
197
198   // If the weaker side's king is too far from the pawn and the rook,
199   // it's a win.
200   else if (   distance(bksq, psq) >= 3 + (pos.side_to_move() == weakSide)
201            && distance(bksq, rsq) >= 3)
202       result = RookValueEg - distance(wksq, psq);
203
204   // If the pawn is far advanced and supported by the defending king,
205   // the position is drawish
206   else if (   rank_of(bksq) <= RANK_3
207            && distance(bksq, psq) == 1
208            && rank_of(wksq) >= RANK_4
209            && distance(wksq, psq) > 2 + (pos.side_to_move() == strongSide))
210       result = Value(80) - 8 * distance(wksq, psq);
211
212   else
213       result =  Value(200) - 8 * (  distance(wksq, psq + SOUTH)
214                                   - distance(bksq, psq + SOUTH)
215                                   - distance(psq, queeningSq));
216
217   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
218 }
219
220
221 /// KR vs KB. This is very simple, and always returns drawish scores. The
222 /// score is slightly bigger when the defending king is close to the edge.
223 template<>
224 Value Endgame<KRKB>::operator()(const Position& pos) const {
225
226   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
227   assert(verify_material(pos, weakSide, BishopValueMg, 0));
228
229   Value result = Value(push_to_edge(pos.square<KING>(weakSide)));
230   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
231 }
232
233
234 /// KR vs KN. The attacking side has slightly better winning chances than
235 /// in KR vs KB, particularly if the king and the knight are far apart.
236 template<>
237 Value Endgame<KRKN>::operator()(const Position& pos) const {
238
239   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
240   assert(verify_material(pos, weakSide, KnightValueMg, 0));
241
242   Square bksq = pos.square<KING>(weakSide);
243   Square bnsq = pos.square<KNIGHT>(weakSide);
244   Value result = Value(push_to_edge(bksq) + push_away(bksq, bnsq));
245   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
246 }
247
248
249 /// KQ vs KP. In general, this is a win for the stronger side, but there are a
250 /// few important exceptions. A pawn on 7th rank and on the A,C,F or H files
251 /// with a king positioned next to it can be a draw, so in that case, we only
252 /// use the distance between the kings.
253 template<>
254 Value Endgame<KQKP>::operator()(const Position& pos) const {
255
256   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
257   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 1));
258
259   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
260   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
261   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(weakSide);
262
263   Value result = Value(push_close(winnerKSq, loserKSq));
264
265   if (   relative_rank(weakSide, pawnSq) != RANK_7
266       || distance(loserKSq, pawnSq) != 1
267       || ((FileBBB | FileDBB | FileEBB | FileGBB) & pawnSq))
268       result += QueenValueEg - PawnValueEg;
269
270   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
271 }
272
273
274 /// KQ vs KR.  This is almost identical to KX vs K:  We give the attacking
275 /// king a bonus for having the kings close together, and for forcing the
276 /// defending king towards the edge. If we also take care to avoid null move for
277 /// the defending side in the search, this is usually sufficient to win KQ vs KR.
278 template<>
279 Value Endgame<KQKR>::operator()(const Position& pos) const {
280
281   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
282   assert(verify_material(pos, weakSide, RookValueMg, 0));
283
284   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
285   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
286
287   Value result =  QueenValueEg
288                 - RookValueEg
289                 + push_to_edge(loserKSq)
290                 + push_close(winnerKSq, loserKSq);
291
292   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
293 }
294
295
296 /// KNN vs KP. Very drawish, but there are some mate opportunities if we can
297 //  press the weakSide King to a corner before the pawn advances too much.
298 template<>
299 Value Endgame<KNNKP>::operator()(const Position& pos) const {
300
301   assert(verify_material(pos, strongSide, 2 * KnightValueMg, 0));
302   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 1));
303
304   Value result =      PawnValueEg
305                +  2 * push_to_edge(pos.square<KING>(weakSide))
306                - 10 * relative_rank(weakSide, pos.square<PAWN>(weakSide));
307
308   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
309 }
310
311
312 /// Some cases of trivial draws
313 template<> Value Endgame<KNNK>::operator()(const Position&) const { return VALUE_DRAW; }
314
315
316 /// KB and one or more pawns vs K. It checks for draws with rook pawns and
317 /// a bishop of the wrong color. If such a draw is detected, SCALE_FACTOR_DRAW
318 /// is returned. If not, the return value is SCALE_FACTOR_NONE, i.e. no scaling
319 /// will be used.
320 template<>
321 ScaleFactor Endgame<KBPsK>::operator()(const Position& pos) const {
322
323   assert(pos.non_pawn_material(strongSide) == BishopValueMg);
324   assert(pos.count<PAWN>(strongSide) >= 1);
325
326   // No assertions about the material of weakSide, because we want draws to
327   // be detected even when the weaker side has some pawns.
328
329   Bitboard strongpawns = pos.pieces(strongSide, PAWN);
330   Bitboard allpawns = pos.pieces(PAWN);
331
332   // All strongSide pawns are on a single rook file?
333   if (!(strongpawns & ~FileABB) || !(strongpawns & ~FileHBB))
334   {
335       Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
336       Square queeningSq = relative_square(strongSide, make_square(file_of(lsb(strongpawns)), RANK_8));
337       Square weakkingSq = pos.square<KING>(weakSide);
338
339       if (   opposite_colors(queeningSq, bishopSq)
340           && distance(queeningSq, weakkingSq) <= 1)
341           return SCALE_FACTOR_DRAW;
342   }
343
344   // If all the pawns are on the same B or G file, then it's potentially a draw
345   if ((!(allpawns & ~FileBBB) || !(allpawns & ~FileGBB))
346       && pos.non_pawn_material(weakSide) == 0
347       && pos.count<PAWN>(weakSide) >= 1)
348   {
349       // Get the least advanced weakSide pawn
350       Square weakPawnSq = frontmost_sq(strongSide, pos.pieces(weakSide, PAWN));
351
352       Square strongKingSq = pos.square<KING>(strongSide);
353       Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
354       Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
355
356       // There's potential for a draw if our pawn is blocked on the 7th rank,
357       // the bishop cannot attack it or they only have one pawn left
358       if (   relative_rank(strongSide, weakPawnSq) == RANK_7
359           && (strongpawns & (weakPawnSq + pawn_push(weakSide)))
360           && (opposite_colors(bishopSq, weakPawnSq) || !more_than_one(strongpawns)))
361       {
362           int strongKingDist = distance(weakPawnSq, strongKingSq);
363           int weakKingDist = distance(weakPawnSq, weakKingSq);
364
365           // It's a draw if the weak king is on its back two ranks, within 2
366           // squares of the blocking pawn and the strong king is not
367           // closer. (I think this rule only fails in practically
368           // unreachable positions such as 5k1K/6p1/6P1/8/8/3B4/8/8 w
369           // and positions where qsearch will immediately correct the
370           // problem such as 8/4k1p1/6P1/1K6/3B4/8/8/8 w)
371           if (   relative_rank(strongSide, weakKingSq) >= RANK_7
372               && weakKingDist <= 2
373               && weakKingDist <= strongKingDist)
374               return SCALE_FACTOR_DRAW;
375       }
376   }
377
378   return SCALE_FACTOR_NONE;
379 }
380
381
382 /// KQ vs KR and one or more pawns. It tests for fortress draws with a rook on
383 /// the third rank defended by a pawn.
384 template<>
385 ScaleFactor Endgame<KQKRPs>::operator()(const Position& pos) const {
386
387   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
388   assert(pos.count<ROOK>(weakSide) == 1);
389   assert(pos.count<PAWN>(weakSide) >= 1);
390
391   Square kingSq = pos.square<KING>(weakSide);
392   Square rsq = pos.square<ROOK>(weakSide);
393
394   if (    relative_rank(weakSide, kingSq) <= RANK_2
395       &&  relative_rank(weakSide, pos.square<KING>(strongSide)) >= RANK_4
396       &&  relative_rank(weakSide, rsq) == RANK_3
397       && (  pos.pieces(weakSide, PAWN)
398           & pos.attacks_from<KING>(kingSq)
399           & pos.attacks_from<PAWN>(rsq, strongSide)))
400           return SCALE_FACTOR_DRAW;
401
402   return SCALE_FACTOR_NONE;
403 }
404
405
406 /// KRP vs KR. This function knows a handful of the most important classes of
407 /// drawn positions, but is far from perfect. It would probably be a good idea
408 /// to add more knowledge in the future.
409 ///
410 /// It would also be nice to rewrite the actual code for this function,
411 /// which is mostly copied from Glaurung 1.x, and isn't very pretty.
412 template<>
413 ScaleFactor Endgame<KRPKR>::operator()(const Position& pos) const {
414
415   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 1));
416   assert(verify_material(pos, weakSide,   RookValueMg, 0));
417
418   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
419   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
420   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
421   Square wrsq = normalize(pos, strongSide, pos.square<ROOK>(strongSide));
422   Square wpsq = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
423   Square brsq = normalize(pos, strongSide, pos.square<ROOK>(weakSide));
424
425   File f = file_of(wpsq);
426   Rank r = rank_of(wpsq);
427   Square queeningSq = make_square(f, RANK_8);
428   int tempo = (pos.side_to_move() == strongSide);
429
430   // If the pawn is not too far advanced and the defending king defends the
431   // queening square, use the third-rank defence.
432   if (   r <= RANK_5
433       && distance(bksq, queeningSq) <= 1
434       && wksq <= SQ_H5
435       && (rank_of(brsq) == RANK_6 || (r <= RANK_3 && rank_of(wrsq) != RANK_6)))
436       return SCALE_FACTOR_DRAW;
437
438   // The defending side saves a draw by checking from behind in case the pawn
439   // has advanced to the 6th rank with the king behind.
440   if (   r == RANK_6
441       && distance(bksq, queeningSq) <= 1
442       && rank_of(wksq) + tempo <= RANK_6
443       && (rank_of(brsq) == RANK_1 || (!tempo && distance<File>(brsq, wpsq) >= 3)))
444       return SCALE_FACTOR_DRAW;
445
446   if (   r >= RANK_6
447       && bksq == queeningSq
448       && rank_of(brsq) == RANK_1
449       && (!tempo || distance(wksq, wpsq) >= 2))
450       return SCALE_FACTOR_DRAW;
451
452   // White pawn on a7 and rook on a8 is a draw if black's king is on g7 or h7
453   // and the black rook is behind the pawn.
454   if (   wpsq == SQ_A7
455       && wrsq == SQ_A8
456       && (bksq == SQ_H7 || bksq == SQ_G7)
457       && file_of(brsq) == FILE_A
458       && (rank_of(brsq) <= RANK_3 || file_of(wksq) >= FILE_D || rank_of(wksq) <= RANK_5))
459       return SCALE_FACTOR_DRAW;
460
461   // If the defending king blocks the pawn and the attacking king is too far
462   // away, it's a draw.
463   if (   r <= RANK_5
464       && bksq == wpsq + NORTH
465       && distance(wksq, wpsq) - tempo >= 2
466       && distance(wksq, brsq) - tempo >= 2)
467       return SCALE_FACTOR_DRAW;
468
469   // Pawn on the 7th rank supported by the rook from behind usually wins if the
470   // attacking king is closer to the queening square than the defending king,
471   // and the defending king cannot gain tempi by threatening the attacking rook.
472   if (   r == RANK_7
473       && f != FILE_A
474       && file_of(wrsq) == f
475       && wrsq != queeningSq
476       && (distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, queeningSq) - 2 + tempo)
477       && (distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, wrsq) + tempo))
478       return ScaleFactor(SCALE_FACTOR_MAX - 2 * distance(wksq, queeningSq));
479
480   // Similar to the above, but with the pawn further back
481   if (   f != FILE_A
482       && file_of(wrsq) == f
483       && wrsq < wpsq
484       && (distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, queeningSq) - 2 + tempo)
485       && (distance(wksq, wpsq + NORTH) < distance(bksq, wpsq + NORTH) - 2 + tempo)
486       && (  distance(bksq, wrsq) + tempo >= 3
487           || (    distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, wrsq) + tempo
488               && (distance(wksq, wpsq + NORTH) < distance(bksq, wrsq) + tempo))))
489       return ScaleFactor(  SCALE_FACTOR_MAX
490                          - 8 * distance(wpsq, queeningSq)
491                          - 2 * distance(wksq, queeningSq));
492
493   // If the pawn is not far advanced and the defending king is somewhere in
494   // the pawn's path, it's probably a draw.
495   if (r <= RANK_4 && bksq > wpsq)
496   {
497       if (file_of(bksq) == file_of(wpsq))
498           return ScaleFactor(10);
499       if (   distance<File>(bksq, wpsq) == 1
500           && distance(wksq, bksq) > 2)
501           return ScaleFactor(24 - 2 * distance(wksq, bksq));
502   }
503   return SCALE_FACTOR_NONE;
504 }
505
506 template<>
507 ScaleFactor Endgame<KRPKB>::operator()(const Position& pos) const {
508
509   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 1));
510   assert(verify_material(pos, weakSide, BishopValueMg, 0));
511
512   // Test for a rook pawn
513   if (pos.pieces(PAWN) & (FileABB | FileHBB))
514   {
515       Square ksq = pos.square<KING>(weakSide);
516       Square bsq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
517       Square psq = pos.square<PAWN>(strongSide);
518       Rank rk = relative_rank(strongSide, psq);
519       Direction push = pawn_push(strongSide);
520
521       // If the pawn is on the 5th rank and the pawn (currently) is on
522       // the same color square as the bishop then there is a chance of
523       // a fortress. Depending on the king position give a moderate
524       // reduction or a stronger one if the defending king is near the
525       // corner but not trapped there.
526       if (rk == RANK_5 && !opposite_colors(bsq, psq))
527       {
528           int d = distance(psq + 3 * push, ksq);
529
530           if (d <= 2 && !(d == 0 && ksq == pos.square<KING>(strongSide) + 2 * push))
531               return ScaleFactor(24);
532           else
533               return ScaleFactor(48);
534       }
535
536       // When the pawn has moved to the 6th rank we can be fairly sure
537       // it's drawn if the bishop attacks the square in front of the
538       // pawn from a reasonable distance and the defending king is near
539       // the corner
540       if (   rk == RANK_6
541           && distance(psq + 2 * push, ksq) <= 1
542           && (PseudoAttacks[BISHOP][bsq] & (psq + push))
543           && distance<File>(bsq, psq) >= 2)
544           return ScaleFactor(8);
545   }
546
547   return SCALE_FACTOR_NONE;
548 }
549
550 /// KRPP vs KRP. There is just a single rule: if the stronger side has no passed
551 /// pawns and the defending king is actively placed, the position is drawish.
552 template<>
553 ScaleFactor Endgame<KRPPKRP>::operator()(const Position& pos) const {
554
555   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 2));
556   assert(verify_material(pos, weakSide,   RookValueMg, 1));
557
558   Square wpsq1 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[0];
559   Square wpsq2 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[1];
560   Square bksq = pos.square<KING>(weakSide);
561
562   // Does the stronger side have a passed pawn?
563   if (pos.pawn_passed(strongSide, wpsq1) || pos.pawn_passed(strongSide, wpsq2))
564       return SCALE_FACTOR_NONE;
565
566   Rank r = std::max(relative_rank(strongSide, wpsq1), relative_rank(strongSide, wpsq2));
567
568   if (   distance<File>(bksq, wpsq1) <= 1
569       && distance<File>(bksq, wpsq2) <= 1
570       && relative_rank(strongSide, bksq) > r)
571   {
572       assert(r > RANK_1 && r < RANK_7);
573       return ScaleFactor(7 * r);
574   }
575   return SCALE_FACTOR_NONE;
576 }
577
578
579 /// K and two or more pawns vs K. There is just a single rule here: If all pawns
580 /// are on the same rook file and are blocked by the defending king, it's a draw.
581 template<>
582 ScaleFactor Endgame<KPsK>::operator()(const Position& pos) const {
583
584   assert(pos.non_pawn_material(strongSide) == VALUE_ZERO);
585   assert(pos.count<PAWN>(strongSide) >= 2);
586   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
587
588   Square ksq = pos.square<KING>(weakSide);
589   Bitboard pawns = pos.pieces(strongSide, PAWN);
590
591   // If all pawns are ahead of the king, on a single rook file and
592   // the king is within one file of the pawns, it's a draw.
593   if (   !(pawns & ~forward_ranks_bb(weakSide, ksq))
594       && !((pawns & ~FileABB) && (pawns & ~FileHBB))
595       &&  distance<File>(ksq, lsb(pawns)) <= 1)
596       return SCALE_FACTOR_DRAW;
597
598   return SCALE_FACTOR_NONE;
599 }
600
601
602 /// KBP vs KB. There are two rules: if the defending king is somewhere along the
603 /// path of the pawn, and the square of the king is not of the same color as the
604 /// stronger side's bishop, it's a draw. If the two bishops have opposite color,
605 /// it's almost always a draw.
606 template<>
607 ScaleFactor Endgame<KBPKB>::operator()(const Position& pos) const {
608
609   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 1));
610   assert(verify_material(pos, weakSide,   BishopValueMg, 0));
611
612   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(strongSide);
613   Square strongBishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
614   Square weakBishopSq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
615   Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
616
617   // Case 1: Defending king blocks the pawn, and cannot be driven away
618   if (   file_of(weakKingSq) == file_of(pawnSq)
619       && relative_rank(strongSide, pawnSq) < relative_rank(strongSide, weakKingSq)
620       && (   opposite_colors(weakKingSq, strongBishopSq)
621           || relative_rank(strongSide, weakKingSq) <= RANK_6))
622       return SCALE_FACTOR_DRAW;
623
624   // Case 2: Opposite colored bishops
625   if (opposite_colors(strongBishopSq, weakBishopSq))
626       return SCALE_FACTOR_DRAW;
627
628   return SCALE_FACTOR_NONE;
629 }
630
631
632 /// KBPP vs KB. It detects a few basic draws with opposite-colored bishops
633 template<>
634 ScaleFactor Endgame<KBPPKB>::operator()(const Position& pos) const {
635
636   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 2));
637   assert(verify_material(pos, weakSide,   BishopValueMg, 0));
638
639   Square wbsq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
640   Square bbsq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
641
642   if (!opposite_colors(wbsq, bbsq))
643       return SCALE_FACTOR_NONE;
644
645   Square ksq = pos.square<KING>(weakSide);
646   Square psq1 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[0];
647   Square psq2 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[1];
648   Square blockSq1, blockSq2;
649
650   if (relative_rank(strongSide, psq1) > relative_rank(strongSide, psq2))
651   {
652       blockSq1 = psq1 + pawn_push(strongSide);
653       blockSq2 = make_square(file_of(psq2), rank_of(psq1));
654   }
655   else
656   {
657       blockSq1 = psq2 + pawn_push(strongSide);
658       blockSq2 = make_square(file_of(psq1), rank_of(psq2));
659   }
660
661   switch (distance<File>(psq1, psq2))
662   {
663   case 0:
664     // Both pawns are on the same file. It's an easy draw if the defender firmly
665     // controls some square in the frontmost pawn's path.
666     if (   file_of(ksq) == file_of(blockSq1)
667         && relative_rank(strongSide, ksq) >= relative_rank(strongSide, blockSq1)
668         && opposite_colors(ksq, wbsq))
669         return SCALE_FACTOR_DRAW;
670     else
671         return SCALE_FACTOR_NONE;
672
673   case 1:
674     // Pawns on adjacent files. It's a draw if the defender firmly controls the
675     // square in front of the frontmost pawn's path, and the square diagonally
676     // behind this square on the file of the other pawn.
677     if (   ksq == blockSq1
678         && opposite_colors(ksq, wbsq)
679         && (   bbsq == blockSq2
680             || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq2) & pos.pieces(weakSide, BISHOP))
681             || distance<Rank>(psq1, psq2) >= 2))
682         return SCALE_FACTOR_DRAW;
683
684     else if (   ksq == blockSq2
685              && opposite_colors(ksq, wbsq)
686              && (   bbsq == blockSq1
687                  || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq1) & pos.pieces(weakSide, BISHOP))))
688         return SCALE_FACTOR_DRAW;
689     else
690         return SCALE_FACTOR_NONE;
691
692   default:
693     // The pawns are not on the same file or adjacent files. No scaling.
694     return SCALE_FACTOR_NONE;
695   }
696 }
697
698
699 /// KBP vs KN. There is a single rule: If the defending king is somewhere along
700 /// the path of the pawn, and the square of the king is not of the same color as
701 /// the stronger side's bishop, it's a draw.
702 template<>
703 ScaleFactor Endgame<KBPKN>::operator()(const Position& pos) const {
704
705   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 1));
706   assert(verify_material(pos, weakSide, KnightValueMg, 0));
707
708   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(strongSide);
709   Square strongBishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
710   Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
711
712   if (   file_of(weakKingSq) == file_of(pawnSq)
713       && relative_rank(strongSide, pawnSq) < relative_rank(strongSide, weakKingSq)
714       && (   opposite_colors(weakKingSq, strongBishopSq)
715           || relative_rank(strongSide, weakKingSq) <= RANK_6))
716       return SCALE_FACTOR_DRAW;
717
718   return SCALE_FACTOR_NONE;
719 }
720
721
722 /// KNP vs K. There is a single rule: if the pawn is a rook pawn on the 7th rank
723 /// and the defending king prevents the pawn from advancing, the position is drawn.
724 template<>
725 ScaleFactor Endgame<KNPK>::operator()(const Position& pos) const {
726
727   assert(verify_material(pos, strongSide, KnightValueMg, 1));
728   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
729
730   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
731   Square pawnSq     = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
732   Square weakKingSq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
733
734   if (pawnSq == SQ_A7 && distance(SQ_A8, weakKingSq) <= 1)
735       return SCALE_FACTOR_DRAW;
736
737   return SCALE_FACTOR_NONE;
738 }
739
740
741 /// KNP vs KB. If knight can block bishop from taking pawn, it's a win.
742 /// Otherwise the position is drawn.
743 template<>
744 ScaleFactor Endgame<KNPKB>::operator()(const Position& pos) const {
745
746   assert(verify_material(pos, strongSide, KnightValueMg, 1));
747   assert(verify_material(pos, weakSide, BishopValueMg, 0));
748
749   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(strongSide);
750   Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
751   Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
752
753   // King needs to get close to promoting pawn to prevent knight from blocking.
754   // Rules for this are very tricky, so just approximate.
755   if (forward_file_bb(strongSide, pawnSq) & pos.attacks_from<BISHOP>(bishopSq))
756       return ScaleFactor(distance(weakKingSq, pawnSq));
757
758   return SCALE_FACTOR_NONE;
759 }
760
761
762 /// KP vs KP. This is done by removing the weakest side's pawn and probing the
763 /// KP vs K bitbase: If the weakest side has a draw without the pawn, it probably
764 /// has at least a draw with the pawn as well. The exception is when the stronger
765 /// side's pawn is far advanced and not on a rook file; in this case it is often
766 /// possible to win (e.g. 8/4k3/3p4/3P4/6K1/8/8/8 w - - 0 1).
767 template<>
768 ScaleFactor Endgame<KPKP>::operator()(const Position& pos) const {
769
770   assert(verify_material(pos, strongSide, VALUE_ZERO, 1));
771   assert(verify_material(pos, weakSide,   VALUE_ZERO, 1));
772
773   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
774   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
775   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
776   Square psq  = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
777
778   Color us = strongSide == pos.side_to_move() ? WHITE : BLACK;
779
780   // If the pawn has advanced to the fifth rank or further, and is not a
781   // rook pawn, it's too dangerous to assume that it's at least a draw.
782   if (rank_of(psq) >= RANK_5 && file_of(psq) != FILE_A)
783       return SCALE_FACTOR_NONE;
784
785   // Probe the KPK bitbase with the weakest side's pawn removed. If it's a draw,
786   // it's probably at least a draw even with the pawn.
787   return Bitbases::probe(wksq, psq, bksq, us) ? SCALE_FACTOR_NONE : SCALE_FACTOR_DRAW;
788 }