2a1614af09523ffddd725e4c7fc3a1117fcecaf5
[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) 2008-2014 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 <algorithm>
21 #include <cassert>
22
23 #include "bitboard.h"
24 #include "bitcount.h"
25 #include "endgame.h"
26 #include "movegen.h"
27
28 using std::string;
29
30 namespace {
31
32   // Table used to drive the king towards the edge of the board
33   // in KX vs K and KQ vs KR endgames.
34   const int PushToEdges[SQUARE_NB] = {
35     100, 90, 80, 70, 70, 80, 90, 100,
36      90, 70, 60, 50, 50, 60, 70,  90,
37      80, 60, 40, 30, 30, 40, 60,  80,
38      70, 50, 30, 20, 20, 30, 50,  70,
39      70, 50, 30, 20, 20, 30, 50,  70,
40      80, 60, 40, 30, 30, 40, 60,  80,
41      90, 70, 60, 50, 50, 60, 70,  90,
42     100, 90, 80, 70, 70, 80, 90, 100,
43   };
44
45   // Table used to drive the king towards a corner square of the
46   // right color in KBN vs K endgames.
47   const int PushToCorners[SQUARE_NB] = {
48     200, 190, 180, 170, 160, 150, 140, 130,
49     190, 180, 170, 160, 150, 140, 130, 140,
50     180, 170, 155, 140, 140, 125, 140, 150,
51     170, 160, 140, 120, 110, 140, 150, 160,
52     160, 150, 140, 110, 120, 140, 160, 170,
53     150, 140, 125, 140, 140, 155, 170, 180,
54     140, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190,
55     130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200
56   };
57
58   // Tables used to drive a piece towards or away from another piece
59   const int PushClose[8] = { 0, 0, 100, 80, 60, 40, 20, 10 };
60   const int PushAway [8] = { 0, 5, 20, 40, 60, 80, 90, 100 };
61
62 #ifndef NDEBUG
63   bool verify_material(const Position& pos, Color c, Value npm, int num_pawns) {
64     return pos.non_pawn_material(c) == npm && pos.count<PAWN>(c) == num_pawns;
65   }
66 #endif
67
68   // Map the square as if strongSide is white and strongSide's only pawn
69   // is on the left half of the board.
70   Square normalize(const Position& pos, Color strongSide, Square sq) {
71
72     assert(pos.count<PAWN>(strongSide) == 1);
73
74     if (file_of(pos.list<PAWN>(strongSide)[0]) >= FILE_E)
75         sq = Square(sq ^ 7); // Mirror SQ_H1 -> SQ_A1
76
77     if (strongSide == BLACK)
78         sq = ~sq;
79
80     return sq;
81   }
82
83   // Get the material key of Position out of the given endgame key code
84   // like "KBPKN". The trick here is to first forge an ad-hoc FEN string
85   // and then let a Position object do the work for us.
86   Key key(const string& code, Color c) {
87
88     assert(code.length() > 0 && code.length() < 8);
89     assert(code[0] == 'K');
90
91     string sides[] = { code.substr(code.find('K', 1)),      // Weak
92                        code.substr(0, code.find('K', 1)) }; // Strong
93
94     std::transform(sides[c].begin(), sides[c].end(), sides[c].begin(), tolower);
95
96     string fen =  sides[0] + char(8 - sides[0].length() + '0') + "/8/8/8/8/8/8/"
97                 + sides[1] + char(8 - sides[1].length() + '0') + " w - - 0 10";
98
99     return Position(fen, false, NULL).material_key();
100   }
101
102   template<typename M>
103   void delete_endgame(const typename M::value_type& p) { delete p.second; }
104
105 } // namespace
106
107
108 /// Endgames members definitions
109
110 Endgames::Endgames() {
111
112   add<KPK>("KPK");
113   add<KNNK>("KNNK");
114   add<KBNK>("KBNK");
115   add<KRKP>("KRKP");
116   add<KRKB>("KRKB");
117   add<KRKN>("KRKN");
118   add<KQKP>("KQKP");
119   add<KQKR>("KQKR");
120
121   add<KNPK>("KNPK");
122   add<KNPKB>("KNPKB");
123   add<KRPKR>("KRPKR");
124   add<KRPKB>("KRPKB");
125   add<KBPKB>("KBPKB");
126   add<KBPKN>("KBPKN");
127   add<KBPPKB>("KBPPKB");
128   add<KRPPKRP>("KRPPKRP");
129 }
130
131 Endgames::~Endgames() {
132
133   for_each(m1.begin(), m1.end(), delete_endgame<M1>);
134   for_each(m2.begin(), m2.end(), delete_endgame<M2>);
135 }
136
137 template<EndgameType E>
138 void Endgames::add(const string& code) {
139
140   map((Endgame<E>*)0)[key(code, WHITE)] = new Endgame<E>(WHITE);
141   map((Endgame<E>*)0)[key(code, BLACK)] = new Endgame<E>(BLACK);
142 }
143
144
145 /// Mate with KX vs K. This function is used to evaluate positions with
146 /// king and plenty of material vs a lone king. It simply gives the
147 /// attacking side a bonus for driving the defending king towards the edge
148 /// of the board, and for keeping the distance between the two kings small.
149 template<>
150 Value Endgame<KXK>::operator()(const Position& pos) const {
151
152   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
153   assert(!pos.checkers()); // Eval is never called when in check
154
155   // Stalemate detection with lone king
156   if (pos.side_to_move() == weakSide && !MoveList<LEGAL>(pos).size())
157       return VALUE_DRAW;
158
159   Square winnerKSq = pos.king_square(strongSide);
160   Square loserKSq = pos.king_square(weakSide);
161
162   Value result =  pos.non_pawn_material(strongSide)
163                 + pos.count<PAWN>(strongSide) * PawnValueEg
164                 + PushToEdges[loserKSq]
165                 + PushClose[square_distance(winnerKSq, loserKSq)];
166
167   if (   pos.count<QUEEN>(strongSide)
168       || pos.count<ROOK>(strongSide)
169       ||(pos.count<BISHOP>(strongSide) && pos.count<KNIGHT>(strongSide))
170       || pos.bishop_pair(strongSide))
171       result += VALUE_KNOWN_WIN;
172
173   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
174 }
175
176
177 /// Mate with KBN vs K. This is similar to KX vs K, but we have to drive the
178 /// defending king towards a corner square of the right color.
179 template<>
180 Value Endgame<KBNK>::operator()(const Position& pos) const {
181
182   assert(verify_material(pos, strongSide, KnightValueMg + BishopValueMg, 0));
183   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
184
185   Square winnerKSq = pos.king_square(strongSide);
186   Square loserKSq = pos.king_square(weakSide);
187   Square bishopSq = pos.list<BISHOP>(strongSide)[0];
188
189   // kbnk_mate_table() tries to drive toward corners A1 or H8. If we have a
190   // bishop that cannot reach the above squares, we flip the kings in order
191   // to drive the enemy toward corners A8 or H1.
192   if (opposite_colors(bishopSq, SQ_A1))
193   {
194       winnerKSq = ~winnerKSq;
195       loserKSq  = ~loserKSq;
196   }
197
198   Value result =  VALUE_KNOWN_WIN
199                 + PushClose[square_distance(winnerKSq, loserKSq)]
200                 + PushToCorners[loserKSq];
201
202   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
203 }
204
205
206 /// KP vs K. This endgame is evaluated with the help of a bitbase.
207 template<>
208 Value Endgame<KPK>::operator()(const Position& pos) const {
209
210   assert(verify_material(pos, strongSide, VALUE_ZERO, 1));
211   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
212
213   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
214   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.king_square(strongSide));
215   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.king_square(weakSide));
216   Square psq  = normalize(pos, strongSide, pos.list<PAWN>(strongSide)[0]);
217
218   Color us = strongSide == pos.side_to_move() ? WHITE : BLACK;
219
220   if (!Bitbases::probe_kpk(wksq, psq, bksq, us))
221       return VALUE_DRAW;
222
223   Value result = VALUE_KNOWN_WIN + PawnValueEg + Value(rank_of(psq));
224
225   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
226 }
227
228
229 /// KR vs KP. This is a somewhat tricky endgame to evaluate precisely without
230 /// a bitbase. The function below returns drawish scores when the pawn is
231 /// far advanced with support of the king, while the attacking king is far
232 /// away.
233 template<>
234 Value Endgame<KRKP>::operator()(const Position& pos) const {
235
236   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
237   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 1));
238
239   Square wksq = relative_square(strongSide, pos.king_square(strongSide));
240   Square bksq = relative_square(strongSide, pos.king_square(weakSide));
241   Square rsq  = relative_square(strongSide, pos.list<ROOK>(strongSide)[0]);
242   Square psq  = relative_square(strongSide, pos.list<PAWN>(weakSide)[0]);
243
244   Square queeningSq = make_square(file_of(psq), RANK_1);
245   Value result;
246
247   // If the stronger side's king is in front of the pawn, it's a win
248   if (wksq < psq && file_of(wksq) == file_of(psq))
249       result = RookValueEg - square_distance(wksq, psq);
250
251   // If the weaker side's king is too far from the pawn and the rook,
252   // it's a win.
253   else if (   square_distance(bksq, psq) >= 3 + (pos.side_to_move() == weakSide)
254            && square_distance(bksq, rsq) >= 3)
255       result = RookValueEg - square_distance(wksq, psq);
256
257   // If the pawn is far advanced and supported by the defending king,
258   // the position is drawish
259   else if (   rank_of(bksq) <= RANK_3
260            && square_distance(bksq, psq) == 1
261            && rank_of(wksq) >= RANK_4
262            && square_distance(wksq, psq) > 2 + (pos.side_to_move() == strongSide))
263       result = Value(80) - 8 * square_distance(wksq, psq);
264
265   else
266       result =  Value(200) - 8 * (  square_distance(wksq, psq + DELTA_S)
267                                   - square_distance(bksq, psq + DELTA_S)
268                                   - square_distance(psq, queeningSq));
269
270   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
271 }
272
273
274 /// KR vs KB. This is very simple, and always returns drawish scores.  The
275 /// score is slightly bigger when the defending king is close to the edge.
276 template<>
277 Value Endgame<KRKB>::operator()(const Position& pos) const {
278
279   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
280   assert(verify_material(pos, weakSide, BishopValueMg, 0));
281
282   Value result = Value(PushToEdges[pos.king_square(weakSide)]);
283   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
284 }
285
286
287 /// KR vs KN. The attacking side has slightly better winning chances than
288 /// in KR vs KB, particularly if the king and the knight are far apart.
289 template<>
290 Value Endgame<KRKN>::operator()(const Position& pos) const {
291
292   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
293   assert(verify_material(pos, weakSide, KnightValueMg, 0));
294
295   Square bksq = pos.king_square(weakSide);
296   Square bnsq = pos.list<KNIGHT>(weakSide)[0];
297   Value result = Value(PushToEdges[bksq] + PushAway[square_distance(bksq, bnsq)]);
298   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
299 }
300
301
302 /// KQ vs KP. In general, this is a win for the stronger side, but there are a
303 /// few important exceptions. A pawn on 7th rank and on the A,C,F or H files
304 /// with a king positioned next to it can be a draw, so in that case, we only
305 /// use the distance between the kings.
306 template<>
307 Value Endgame<KQKP>::operator()(const Position& pos) const {
308
309   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
310   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 1));
311
312   Square winnerKSq = pos.king_square(strongSide);
313   Square loserKSq = pos.king_square(weakSide);
314   Square pawnSq = pos.list<PAWN>(weakSide)[0];
315
316   Value result = Value(PushClose[square_distance(winnerKSq, loserKSq)]);
317
318   if (   relative_rank(weakSide, pawnSq) != RANK_7
319       || square_distance(loserKSq, pawnSq) != 1
320       || !((FileABB | FileCBB | FileFBB | FileHBB) & pawnSq))
321       result += QueenValueEg - PawnValueEg;
322
323   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
324 }
325
326
327 /// KQ vs KR.  This is almost identical to KX vs K:  We give the attacking
328 /// king a bonus for having the kings close together, and for forcing the
329 /// defending king towards the edge. If we also take care to avoid null move for
330 /// the defending side in the search, this is usually sufficient to win KQ vs KR.
331 template<>
332 Value Endgame<KQKR>::operator()(const Position& pos) const {
333
334   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
335   assert(verify_material(pos, weakSide, RookValueMg, 0));
336
337   Square winnerKSq = pos.king_square(strongSide);
338   Square loserKSq = pos.king_square(weakSide);
339
340   Value result =  QueenValueEg
341                 - RookValueEg
342                 + PushToEdges[loserKSq]
343                 + PushClose[square_distance(winnerKSq, loserKSq)];
344
345   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
346 }
347
348
349 /// Some cases of trivial draws
350 template<> Value Endgame<KNNK>::operator()(const Position&) const { return VALUE_DRAW; }
351
352
353 /// KB and one or more pawns vs K. It checks for draws with rook pawns and
354 /// a bishop of the wrong color. If such a draw is detected, SCALE_FACTOR_DRAW
355 /// is returned. If not, the return value is SCALE_FACTOR_NONE, i.e. no scaling
356 /// will be used.
357 template<>
358 ScaleFactor Endgame<KBPsK>::operator()(const Position& pos) const {
359
360   assert(pos.non_pawn_material(strongSide) == BishopValueMg);
361   assert(pos.count<PAWN>(strongSide) >= 1);
362
363   // No assertions about the material of weakSide, because we want draws to
364   // be detected even when the weaker side has some pawns.
365
366   Bitboard pawns = pos.pieces(strongSide, PAWN);
367   File pawnFile = file_of(pos.list<PAWN>(strongSide)[0]);
368
369   // All pawns are on a single rook file ?
370   if (    (pawnFile == FILE_A || pawnFile == FILE_H)
371       && !(pawns & ~file_bb(pawnFile)))
372   {
373       Square bishopSq = pos.list<BISHOP>(strongSide)[0];
374       Square queeningSq = relative_square(strongSide, make_square(pawnFile, RANK_8));
375       Square kingSq = pos.king_square(weakSide);
376
377       if (   opposite_colors(queeningSq, bishopSq)
378           && square_distance(queeningSq, kingSq) <= 1)
379           return SCALE_FACTOR_DRAW;
380   }
381
382   // If all the pawns are on the same B or G file, then it's potentially a draw
383   if (    (pawnFile == FILE_B || pawnFile == FILE_G)
384       && !(pos.pieces(PAWN) & ~file_bb(pawnFile))
385       && pos.non_pawn_material(weakSide) == 0
386       && pos.count<PAWN>(weakSide) >= 1)
387   {
388       // Get weakSide pawn that is closest to the home rank
389       Square weakPawnSq = backmost_sq(weakSide, pos.pieces(weakSide, PAWN));
390
391       Square strongKingSq = pos.king_square(strongSide);
392       Square weakKingSq = pos.king_square(weakSide);
393       Square bishopSq = pos.list<BISHOP>(strongSide)[0];
394
395       // There's potential for a draw if our pawn is blocked on the 7th rank,
396       // the bishop cannot attack it or they only have one pawn left
397       if (   relative_rank(strongSide, weakPawnSq) == RANK_7
398           && (pos.pieces(strongSide, PAWN) & (weakPawnSq + pawn_push(weakSide)))
399           && (opposite_colors(bishopSq, weakPawnSq) || pos.count<PAWN>(strongSide) == 1))
400       {
401           int strongKingDist = square_distance(weakPawnSq, strongKingSq);
402           int weakKingDist = square_distance(weakPawnSq, weakKingSq);
403
404           // It's a draw if the weak king is on its back two ranks, within 2
405           // squares of the blocking pawn and the strong king is not
406           // closer. (I think this rule only fails in practically
407           // unreachable positions such as 5k1K/6p1/6P1/8/8/3B4/8/8 w
408           // and positions where qsearch will immediately correct the
409           // problem such as 8/4k1p1/6P1/1K6/3B4/8/8/8 w)
410           if (   relative_rank(strongSide, weakKingSq) >= RANK_7
411               && weakKingDist <= 2
412               && weakKingDist <= strongKingDist)
413               return SCALE_FACTOR_DRAW;
414       }
415   }
416
417   return SCALE_FACTOR_NONE;
418 }
419
420
421 /// KQ vs KR and one or more pawns. It tests for fortress draws with a rook on
422 /// the third rank defended by a pawn.
423 template<>
424 ScaleFactor Endgame<KQKRPs>::operator()(const Position& pos) const {
425
426   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
427   assert(pos.count<ROOK>(weakSide) == 1);
428   assert(pos.count<PAWN>(weakSide) >= 1);
429
430   Square kingSq = pos.king_square(weakSide);
431   Square rsq = pos.list<ROOK>(weakSide)[0];
432
433   if (    relative_rank(weakSide, kingSq) <= RANK_2
434       &&  relative_rank(weakSide, pos.king_square(strongSide)) >= RANK_4
435       &&  relative_rank(weakSide, rsq) == RANK_3
436       && (  pos.pieces(weakSide, PAWN)
437           & pos.attacks_from<KING>(kingSq)
438           & pos.attacks_from<PAWN>(rsq, strongSide)))
439           return SCALE_FACTOR_DRAW;
440
441   return SCALE_FACTOR_NONE;
442 }
443
444
445 /// KRP vs KR. This function knows a handful of the most important classes of
446 /// drawn positions, but is far from perfect. It would probably be a good idea
447 /// to add more knowledge in the future.
448 ///
449 /// It would also be nice to rewrite the actual code for this function,
450 /// which is mostly copied from Glaurung 1.x, and isn't very pretty.
451 template<>
452 ScaleFactor Endgame<KRPKR>::operator()(const Position& pos) const {
453
454   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 1));
455   assert(verify_material(pos, weakSide,   RookValueMg, 0));
456
457   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
458   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.king_square(strongSide));
459   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.king_square(weakSide));
460   Square wrsq = normalize(pos, strongSide, pos.list<ROOK>(strongSide)[0]);
461   Square wpsq = normalize(pos, strongSide, pos.list<PAWN>(strongSide)[0]);
462   Square brsq = normalize(pos, strongSide, pos.list<ROOK>(weakSide)[0]);
463
464   File f = file_of(wpsq);
465   Rank r = rank_of(wpsq);
466   Square queeningSq = make_square(f, RANK_8);
467   int tempo = (pos.side_to_move() == strongSide);
468
469   // If the pawn is not too far advanced and the defending king defends the
470   // queening square, use the third-rank defence.
471   if (   r <= RANK_5
472       && square_distance(bksq, queeningSq) <= 1
473       && wksq <= SQ_H5
474       && (rank_of(brsq) == RANK_6 || (r <= RANK_3 && rank_of(wrsq) != RANK_6)))
475       return SCALE_FACTOR_DRAW;
476
477   // The defending side saves a draw by checking from behind in case the pawn
478   // has advanced to the 6th rank with the king behind.
479   if (   r == RANK_6
480       && square_distance(bksq, queeningSq) <= 1
481       && rank_of(wksq) + tempo <= RANK_6
482       && (rank_of(brsq) == RANK_1 || (!tempo && dist(file_of(brsq), f) >= 3)))
483       return SCALE_FACTOR_DRAW;
484
485   if (   r >= RANK_6
486       && bksq == queeningSq
487       && rank_of(brsq) == RANK_1
488       && (!tempo || square_distance(wksq, wpsq) >= 2))
489       return SCALE_FACTOR_DRAW;
490
491   // White pawn on a7 and rook on a8 is a draw if black's king is on g7 or h7
492   // and the black rook is behind the pawn.
493   if (   wpsq == SQ_A7
494       && wrsq == SQ_A8
495       && (bksq == SQ_H7 || bksq == SQ_G7)
496       && file_of(brsq) == FILE_A
497       && (rank_of(brsq) <= RANK_3 || file_of(wksq) >= FILE_D || rank_of(wksq) <= RANK_5))
498       return SCALE_FACTOR_DRAW;
499
500   // If the defending king blocks the pawn and the attacking king is too far
501   // away, it's a draw.
502   if (   r <= RANK_5
503       && bksq == wpsq + DELTA_N
504       && square_distance(wksq, wpsq) - tempo >= 2
505       && square_distance(wksq, brsq) - tempo >= 2)
506       return SCALE_FACTOR_DRAW;
507
508   // Pawn on the 7th rank supported by the rook from behind usually wins if the
509   // attacking king is closer to the queening square than the defending king,
510   // and the defending king cannot gain tempi by threatening the attacking rook.
511   if (   r == RANK_7
512       && f != FILE_A
513       && file_of(wrsq) == f
514       && wrsq != queeningSq
515       && (square_distance(wksq, queeningSq) < square_distance(bksq, queeningSq) - 2 + tempo)
516       && (square_distance(wksq, queeningSq) < square_distance(bksq, wrsq) + tempo))
517       return ScaleFactor(SCALE_FACTOR_MAX - 2 * square_distance(wksq, queeningSq));
518
519   // Similar to the above, but with the pawn further back
520   if (   f != FILE_A
521       && file_of(wrsq) == f
522       && wrsq < wpsq
523       && (square_distance(wksq, queeningSq) < square_distance(bksq, queeningSq) - 2 + tempo)
524       && (square_distance(wksq, wpsq + DELTA_N) < square_distance(bksq, wpsq + DELTA_N) - 2 + tempo)
525       && (  square_distance(bksq, wrsq) + tempo >= 3
526           || (    square_distance(wksq, queeningSq) < square_distance(bksq, wrsq) + tempo
527               && (square_distance(wksq, wpsq + DELTA_N) < square_distance(bksq, wrsq) + tempo))))
528       return ScaleFactor(  SCALE_FACTOR_MAX
529                          - 8 * square_distance(wpsq, queeningSq)
530                          - 2 * square_distance(wksq, queeningSq));
531
532   // If the pawn is not far advanced and the defending king is somewhere in
533   // the pawn's path, it's probably a draw.
534   if (r <= RANK_4 && bksq > wpsq)
535   {
536       if (file_of(bksq) == file_of(wpsq))
537           return ScaleFactor(10);
538       if (   dist(file_of(bksq), file_of(wpsq)) == 1
539           && square_distance(wksq, bksq) > 2)
540           return ScaleFactor(24 - 2 * square_distance(wksq, bksq));
541   }
542   return SCALE_FACTOR_NONE;
543 }
544
545 template<>
546 ScaleFactor Endgame<KRPKB>::operator()(const Position& pos) const {
547
548   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 1));
549   assert(verify_material(pos, weakSide, BishopValueMg, 0));
550
551   // Test for a rook pawn
552   if (pos.pieces(PAWN) & (FileABB | FileHBB))
553   {
554       Square ksq = pos.king_square(weakSide);
555       Square bsq = pos.list<BISHOP>(weakSide)[0];
556       Square psq = pos.list<PAWN>(strongSide)[0];
557       Rank rk = relative_rank(strongSide, psq);
558       Square push = pawn_push(strongSide);
559
560       // If the pawn is on the 5th rank and the pawn (currently) is on
561       // the same color square as the bishop then there is a chance of
562       // a fortress. Depending on the king position give a moderate
563       // reduction or a stronger one if the defending king is near the
564       // corner but not trapped there.
565       if (rk == RANK_5 && !opposite_colors(bsq, psq))
566       {
567           int d = square_distance(psq + 3 * push, ksq);
568
569           if (d <= 2 && !(d == 0 && ksq == pos.king_square(strongSide) + 2 * push))
570               return ScaleFactor(24);
571           else
572               return ScaleFactor(48);
573       }
574
575       // When the pawn has moved to the 6th rank we can be fairly sure
576       // it's drawn if the bishop attacks the square in front of the
577       // pawn from a reasonable distance and the defending king is near
578       // the corner
579       if (   rk == RANK_6
580           && square_distance(psq + 2 * push, ksq) <= 1
581           && (PseudoAttacks[BISHOP][bsq] & (psq + push))
582           && file_distance(bsq, psq) >= 2)
583           return ScaleFactor(8);
584   }
585
586   return SCALE_FACTOR_NONE;
587 }
588
589 /// KRPP vs KRP. There is just a single rule: if the stronger side has no passed
590 /// pawns and the defending king is actively placed, the position is drawish.
591 template<>
592 ScaleFactor Endgame<KRPPKRP>::operator()(const Position& pos) const {
593
594   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 2));
595   assert(verify_material(pos, weakSide,   RookValueMg, 1));
596
597   Square wpsq1 = pos.list<PAWN>(strongSide)[0];
598   Square wpsq2 = pos.list<PAWN>(strongSide)[1];
599   Square bksq = pos.king_square(weakSide);
600
601   // Does the stronger side have a passed pawn?
602   if (pos.pawn_passed(strongSide, wpsq1) || pos.pawn_passed(strongSide, wpsq2))
603       return SCALE_FACTOR_NONE;
604
605   Rank r = std::max(relative_rank(strongSide, wpsq1), relative_rank(strongSide, wpsq2));
606
607   if (   file_distance(bksq, wpsq1) <= 1
608       && file_distance(bksq, wpsq2) <= 1
609       && relative_rank(strongSide, bksq) > r)
610   {
611       switch (r) {
612       case RANK_2: return ScaleFactor(10);
613       case RANK_3: return ScaleFactor(10);
614       case RANK_4: return ScaleFactor(15);
615       case RANK_5: return ScaleFactor(20);
616       case RANK_6: return ScaleFactor(40);
617       default: assert(false);
618       }
619   }
620   return SCALE_FACTOR_NONE;
621 }
622
623
624 /// K and two or more pawns vs K. There is just a single rule here: If all pawns
625 /// are on the same rook file and are blocked by the defending king, it's a draw.
626 template<>
627 ScaleFactor Endgame<KPsK>::operator()(const Position& pos) const {
628
629   assert(pos.non_pawn_material(strongSide) == VALUE_ZERO);
630   assert(pos.count<PAWN>(strongSide) >= 2);
631   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
632
633   Square ksq = pos.king_square(weakSide);
634   Bitboard pawns = pos.pieces(strongSide, PAWN);
635   Square psq = pos.list<PAWN>(strongSide)[0];
636
637   // If all pawns are ahead of the king, on a single rook file and
638   // the king is within one file of the pawns, it's a draw.
639   if (   !(pawns & ~in_front_bb(weakSide, rank_of(ksq)))
640       && !((pawns & ~FileABB) && (pawns & ~FileHBB))
641       && file_distance(ksq, psq) <= 1)
642       return SCALE_FACTOR_DRAW;
643
644   return SCALE_FACTOR_NONE;
645 }
646
647
648 /// KBP vs KB. There are two rules: if the defending king is somewhere along the
649 /// path of the pawn, and the square of the king is not of the same color as the
650 /// stronger side's bishop, it's a draw. If the two bishops have opposite color,
651 /// it's almost always a draw.
652 template<>
653 ScaleFactor Endgame<KBPKB>::operator()(const Position& pos) const {
654
655   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 1));
656   assert(verify_material(pos, weakSide,   BishopValueMg, 0));
657
658   Square pawnSq = pos.list<PAWN>(strongSide)[0];
659   Square strongBishopSq = pos.list<BISHOP>(strongSide)[0];
660   Square weakBishopSq = pos.list<BISHOP>(weakSide)[0];
661   Square weakKingSq = pos.king_square(weakSide);
662
663   // Case 1: Defending king blocks the pawn, and cannot be driven away
664   if (   file_of(weakKingSq) == file_of(pawnSq)
665       && relative_rank(strongSide, pawnSq) < relative_rank(strongSide, weakKingSq)
666       && (   opposite_colors(weakKingSq, strongBishopSq)
667           || relative_rank(strongSide, weakKingSq) <= RANK_6))
668       return SCALE_FACTOR_DRAW;
669
670   // Case 2: Opposite colored bishops
671   if (opposite_colors(strongBishopSq, weakBishopSq))
672   {
673       // We assume that the position is drawn in the following three situations:
674       //
675       //   a. The pawn is on rank 5 or further back.
676       //   b. The defending king is somewhere in the pawn's path.
677       //   c. The defending bishop attacks some square along the pawn's path,
678       //      and is at least three squares away from the pawn.
679       //
680       // These rules are probably not perfect, but in practice they work
681       // reasonably well.
682
683       if (relative_rank(strongSide, pawnSq) <= RANK_5)
684           return SCALE_FACTOR_DRAW;
685       else
686       {
687           Bitboard path = forward_bb(strongSide, pawnSq);
688
689           if (path & pos.pieces(weakSide, KING))
690               return SCALE_FACTOR_DRAW;
691
692           if (  (pos.attacks_from<BISHOP>(weakBishopSq) & path)
693               && square_distance(weakBishopSq, pawnSq) >= 3)
694               return SCALE_FACTOR_DRAW;
695       }
696   }
697   return SCALE_FACTOR_NONE;
698 }
699
700
701 /// KBPP vs KB. It detects a few basic draws with opposite-colored bishops
702 template<>
703 ScaleFactor Endgame<KBPPKB>::operator()(const Position& pos) const {
704
705   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 2));
706   assert(verify_material(pos, weakSide,   BishopValueMg, 0));
707
708   Square wbsq = pos.list<BISHOP>(strongSide)[0];
709   Square bbsq = pos.list<BISHOP>(weakSide)[0];
710
711   if (!opposite_colors(wbsq, bbsq))
712       return SCALE_FACTOR_NONE;
713
714   Square ksq = pos.king_square(weakSide);
715   Square psq1 = pos.list<PAWN>(strongSide)[0];
716   Square psq2 = pos.list<PAWN>(strongSide)[1];
717   Rank r1 = rank_of(psq1);
718   Rank r2 = rank_of(psq2);
719   Square blockSq1, blockSq2;
720
721   if (relative_rank(strongSide, psq1) > relative_rank(strongSide, psq2))
722   {
723       blockSq1 = psq1 + pawn_push(strongSide);
724       blockSq2 = make_square(file_of(psq2), rank_of(psq1));
725   }
726   else
727   {
728       blockSq1 = psq2 + pawn_push(strongSide);
729       blockSq2 = make_square(file_of(psq1), rank_of(psq2));
730   }
731
732   switch (file_distance(psq1, psq2))
733   {
734   case 0:
735     // Both pawns are on the same file. It's an easy draw if the defender firmly
736     // controls some square in the frontmost pawn's path.
737     if (   file_of(ksq) == file_of(blockSq1)
738         && relative_rank(strongSide, ksq) >= relative_rank(strongSide, blockSq1)
739         && opposite_colors(ksq, wbsq))
740         return SCALE_FACTOR_DRAW;
741     else
742         return SCALE_FACTOR_NONE;
743
744   case 1:
745     // Pawns on adjacent files. It's a draw if the defender firmly controls the
746     // square in front of the frontmost pawn's path, and the square diagonally
747     // behind this square on the file of the other pawn.
748     if (   ksq == blockSq1
749         && opposite_colors(ksq, wbsq)
750         && (   bbsq == blockSq2
751             || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq2) & pos.pieces(weakSide, BISHOP))
752             || dist(r1, r2) >= 2))
753         return SCALE_FACTOR_DRAW;
754
755     else if (   ksq == blockSq2
756              && opposite_colors(ksq, wbsq)
757              && (   bbsq == blockSq1
758                  || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq1) & pos.pieces(weakSide, BISHOP))))
759         return SCALE_FACTOR_DRAW;
760     else
761         return SCALE_FACTOR_NONE;
762
763   default:
764     // The pawns are not on the same file or adjacent files. No scaling.
765     return SCALE_FACTOR_NONE;
766   }
767 }
768
769
770 /// KBP vs KN. There is a single rule: If the defending king is somewhere along
771 /// the path of the pawn, and the square of the king is not of the same color as
772 /// the stronger side's bishop, it's a draw.
773 template<>
774 ScaleFactor Endgame<KBPKN>::operator()(const Position& pos) const {
775
776   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 1));
777   assert(verify_material(pos, weakSide, KnightValueMg, 0));
778
779   Square pawnSq = pos.list<PAWN>(strongSide)[0];
780   Square strongBishopSq = pos.list<BISHOP>(strongSide)[0];
781   Square weakKingSq = pos.king_square(weakSide);
782
783   if (   file_of(weakKingSq) == file_of(pawnSq)
784       && relative_rank(strongSide, pawnSq) < relative_rank(strongSide, weakKingSq)
785       && (   opposite_colors(weakKingSq, strongBishopSq)
786           || relative_rank(strongSide, weakKingSq) <= RANK_6))
787       return SCALE_FACTOR_DRAW;
788
789   return SCALE_FACTOR_NONE;
790 }
791
792
793 /// KNP vs K. There is a single rule: if the pawn is a rook pawn on the 7th rank
794 /// and the defending king prevents the pawn from advancing, the position is drawn.
795 template<>
796 ScaleFactor Endgame<KNPK>::operator()(const Position& pos) const {
797
798   assert(verify_material(pos, strongSide, KnightValueMg, 1));
799   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
800
801   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
802   Square pawnSq     = normalize(pos, strongSide, pos.list<PAWN>(strongSide)[0]);
803   Square weakKingSq = normalize(pos, strongSide, pos.king_square(weakSide));
804
805   if (pawnSq == SQ_A7 && square_distance(SQ_A8, weakKingSq) <= 1)
806       return SCALE_FACTOR_DRAW;
807
808   return SCALE_FACTOR_NONE;
809 }
810
811
812 /// KNP vs KB. If knight can block bishop from taking pawn, it's a win.
813 /// Otherwise the position is drawn.
814 template<>
815 ScaleFactor Endgame<KNPKB>::operator()(const Position& pos) const {
816
817   Square pawnSq = pos.list<PAWN>(strongSide)[0];
818   Square bishopSq = pos.list<BISHOP>(weakSide)[0];
819   Square weakKingSq = pos.king_square(weakSide);
820
821   // King needs to get close to promoting pawn to prevent knight from blocking.
822   // Rules for this are very tricky, so just approximate.
823   if (forward_bb(strongSide, pawnSq) & pos.attacks_from<BISHOP>(bishopSq))
824       return ScaleFactor(square_distance(weakKingSq, pawnSq));
825
826   return SCALE_FACTOR_NONE;
827 }
828
829
830 /// KP vs KP. This is done by removing the weakest side's pawn and probing the
831 /// KP vs K bitbase: If the weakest side has a draw without the pawn, it probably
832 /// has at least a draw with the pawn as well. The exception is when the stronger
833 /// side's pawn is far advanced and not on a rook file; in this case it is often
834 /// possible to win (e.g. 8/4k3/3p4/3P4/6K1/8/8/8 w - - 0 1).
835 template<>
836 ScaleFactor Endgame<KPKP>::operator()(const Position& pos) const {
837
838   assert(verify_material(pos, strongSide, VALUE_ZERO, 1));
839   assert(verify_material(pos, weakSide,   VALUE_ZERO, 1));
840
841   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
842   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.king_square(strongSide));
843   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.king_square(weakSide));
844   Square psq  = normalize(pos, strongSide, pos.list<PAWN>(strongSide)[0]);
845
846   Color us = strongSide == pos.side_to_move() ? WHITE : BLACK;
847
848   // If the pawn has advanced to the fifth rank or further, and is not a
849   // rook pawn, it's too dangerous to assume that it's at least a draw.
850   if (rank_of(psq) >= RANK_5 && file_of(psq) != FILE_A)
851       return SCALE_FACTOR_NONE;
852
853   // Probe the KPK bitbase with the weakest side's pawn removed. If it's a draw,
854   // it's probably at least a draw even with the pawn.
855   return Bitbases::probe_kpk(wksq, psq, bksq, us) ? SCALE_FACTOR_NONE : SCALE_FACTOR_DRAW;
856 }