Remove HistoryStats
[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) 2015-2016 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 <algorithm>
22 #include <cassert>
23
24 #include "bitboard.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   // Pawn Rank based scaling factors used in KRPPKRP endgame
63   const int KRPPKRPScaleFactors[RANK_NB] = { 0, 9, 10, 14, 21, 44, 0, 0 };
64
65 #ifndef NDEBUG
66   bool verify_material(const Position& pos, Color c, Value npm, int pawnsCnt) {
67     return pos.non_pawn_material(c) == npm && pos.count<PAWN>(c) == pawnsCnt;
68   }
69 #endif
70
71   // Map the square as if strongSide is white and strongSide's only pawn
72   // is on the left half of the board.
73   Square normalize(const Position& pos, Color strongSide, Square sq) {
74
75     assert(pos.count<PAWN>(strongSide) == 1);
76
77     if (file_of(pos.square<PAWN>(strongSide)) >= FILE_E)
78         sq = Square(sq ^ 7); // Mirror SQ_H1 -> SQ_A1
79
80     if (strongSide == BLACK)
81         sq = ~sq;
82
83     return sq;
84   }
85
86 } // namespace
87
88
89 /// Endgames members definitions
90
91 Endgames::Endgames() {
92
93   add<KPK>("KPK");
94   add<KNNK>("KNNK");
95   add<KBNK>("KBNK");
96   add<KRKP>("KRKP");
97   add<KRKB>("KRKB");
98   add<KRKN>("KRKN");
99   add<KQKP>("KQKP");
100   add<KQKR>("KQKR");
101
102   add<KNPK>("KNPK");
103   add<KNPKB>("KNPKB");
104   add<KRPKR>("KRPKR");
105   add<KRPKB>("KRPKB");
106   add<KBPKB>("KBPKB");
107   add<KBPKN>("KBPKN");
108   add<KBPPKB>("KBPPKB");
109   add<KRPPKRP>("KRPPKRP");
110 }
111
112
113 template<EndgameType E, typename T>
114 void Endgames::add(const string& code) {
115   StateInfo st;
116   map<T>()[Position().set(code, WHITE, &st).material_key()] = std::unique_ptr<EndgameBase<T>>(new Endgame<E>(WHITE));
117   map<T>()[Position().set(code, BLACK, &st).material_key()] = std::unique_ptr<EndgameBase<T>>(new Endgame<E>(BLACK));
118 }
119
120
121 /// Mate with KX vs K. This function is used to evaluate positions with
122 /// king and plenty of material vs a lone king. It simply gives the
123 /// attacking side a bonus for driving the defending king towards the edge
124 /// of the board, and for keeping the distance between the two kings small.
125 template<>
126 Value Endgame<KXK>::operator()(const Position& pos) const {
127
128   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
129   assert(!pos.checkers()); // Eval is never called when in check
130
131   // Stalemate detection with lone king
132   if (pos.side_to_move() == weakSide && !MoveList<LEGAL>(pos).size())
133       return VALUE_DRAW;
134
135   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
136   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
137
138   Value result =  pos.non_pawn_material(strongSide)
139                 + pos.count<PAWN>(strongSide) * PawnValueEg
140                 + PushToEdges[loserKSq]
141                 + PushClose[distance(winnerKSq, loserKSq)];
142
143   if (   pos.count<QUEEN>(strongSide)
144       || pos.count<ROOK>(strongSide)
145       ||(pos.count<BISHOP>(strongSide) && pos.count<KNIGHT>(strongSide))
146       ||(pos.count<BISHOP>(strongSide) > 1 && opposite_colors(pos.squares<BISHOP>(strongSide)[0],
147                                                               pos.squares<BISHOP>(strongSide)[1])))
148       result = std::min(result + VALUE_KNOWN_WIN, VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1);
149
150   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
151 }
152
153
154 /// Mate with KBN vs K. This is similar to KX vs K, but we have to drive the
155 /// defending king towards a corner square of the right color.
156 template<>
157 Value Endgame<KBNK>::operator()(const Position& pos) const {
158
159   assert(verify_material(pos, strongSide, KnightValueMg + BishopValueMg, 0));
160   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
161
162   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
163   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
164   Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
165
166   // kbnk_mate_table() tries to drive toward corners A1 or H8. If we have a
167   // bishop that cannot reach the above squares, we flip the kings in order
168   // to drive the enemy toward corners A8 or H1.
169   if (opposite_colors(bishopSq, SQ_A1))
170   {
171       winnerKSq = ~winnerKSq;
172       loserKSq  = ~loserKSq;
173   }
174
175   Value result =  VALUE_KNOWN_WIN
176                 + PushClose[distance(winnerKSq, loserKSq)]
177                 + PushToCorners[loserKSq];
178
179   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
180 }
181
182
183 /// KP vs K. This endgame is evaluated with the help of a bitbase.
184 template<>
185 Value Endgame<KPK>::operator()(const Position& pos) const {
186
187   assert(verify_material(pos, strongSide, VALUE_ZERO, 1));
188   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
189
190   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
191   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
192   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
193   Square psq  = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
194
195   Color us = strongSide == pos.side_to_move() ? WHITE : BLACK;
196
197   if (!Bitbases::probe(wksq, psq, bksq, us))
198       return VALUE_DRAW;
199
200   Value result = VALUE_KNOWN_WIN + PawnValueEg + Value(rank_of(psq));
201
202   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
203 }
204
205
206 /// KR vs KP. This is a somewhat tricky endgame to evaluate precisely without
207 /// a bitbase. The function below returns drawish scores when the pawn is
208 /// far advanced with support of the king, while the attacking king is far
209 /// away.
210 template<>
211 Value Endgame<KRKP>::operator()(const Position& pos) const {
212
213   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
214   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 1));
215
216   Square wksq = relative_square(strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
217   Square bksq = relative_square(strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
218   Square rsq  = relative_square(strongSide, pos.square<ROOK>(strongSide));
219   Square psq  = relative_square(strongSide, pos.square<PAWN>(weakSide));
220
221   Square queeningSq = make_square(file_of(psq), RANK_1);
222   Value result;
223
224   // If the stronger side's king is in front of the pawn, it's a win
225   if (wksq < psq && file_of(wksq) == file_of(psq))
226       result = RookValueEg - distance(wksq, psq);
227
228   // If the weaker side's king is too far from the pawn and the rook,
229   // it's a win.
230   else if (   distance(bksq, psq) >= 3 + (pos.side_to_move() == weakSide)
231            && distance(bksq, rsq) >= 3)
232       result = RookValueEg - distance(wksq, psq);
233
234   // If the pawn is far advanced and supported by the defending king,
235   // the position is drawish
236   else if (   rank_of(bksq) <= RANK_3
237            && distance(bksq, psq) == 1
238            && rank_of(wksq) >= RANK_4
239            && distance(wksq, psq) > 2 + (pos.side_to_move() == strongSide))
240       result = Value(80) - 8 * distance(wksq, psq);
241
242   else
243       result =  Value(200) - 8 * (  distance(wksq, psq + SOUTH)
244                                   - distance(bksq, psq + SOUTH)
245                                   - distance(psq, queeningSq));
246
247   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
248 }
249
250
251 /// KR vs KB. This is very simple, and always returns drawish scores.  The
252 /// score is slightly bigger when the defending king is close to the edge.
253 template<>
254 Value Endgame<KRKB>::operator()(const Position& pos) const {
255
256   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
257   assert(verify_material(pos, weakSide, BishopValueMg, 0));
258
259   Value result = Value(PushToEdges[pos.square<KING>(weakSide)]);
260   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
261 }
262
263
264 /// KR vs KN. The attacking side has slightly better winning chances than
265 /// in KR vs KB, particularly if the king and the knight are far apart.
266 template<>
267 Value Endgame<KRKN>::operator()(const Position& pos) const {
268
269   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
270   assert(verify_material(pos, weakSide, KnightValueMg, 0));
271
272   Square bksq = pos.square<KING>(weakSide);
273   Square bnsq = pos.square<KNIGHT>(weakSide);
274   Value result = Value(PushToEdges[bksq] + PushAway[distance(bksq, bnsq)]);
275   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
276 }
277
278
279 /// KQ vs KP. In general, this is a win for the stronger side, but there are a
280 /// few important exceptions. A pawn on 7th rank and on the A,C,F or H files
281 /// with a king positioned next to it can be a draw, so in that case, we only
282 /// use the distance between the kings.
283 template<>
284 Value Endgame<KQKP>::operator()(const Position& pos) const {
285
286   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
287   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 1));
288
289   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
290   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
291   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(weakSide);
292
293   Value result = Value(PushClose[distance(winnerKSq, loserKSq)]);
294
295   if (   relative_rank(weakSide, pawnSq) != RANK_7
296       || distance(loserKSq, pawnSq) != 1
297       || !((FileABB | FileCBB | FileFBB | FileHBB) & pawnSq))
298       result += QueenValueEg - PawnValueEg;
299
300   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
301 }
302
303
304 /// KQ vs KR.  This is almost identical to KX vs K:  We give the attacking
305 /// king a bonus for having the kings close together, and for forcing the
306 /// defending king towards the edge. If we also take care to avoid null move for
307 /// the defending side in the search, this is usually sufficient to win KQ vs KR.
308 template<>
309 Value Endgame<KQKR>::operator()(const Position& pos) const {
310
311   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
312   assert(verify_material(pos, weakSide, RookValueMg, 0));
313
314   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
315   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
316
317   Value result =  QueenValueEg
318                 - RookValueEg
319                 + PushToEdges[loserKSq]
320                 + PushClose[distance(winnerKSq, loserKSq)];
321
322   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
323 }
324
325
326 /// Some cases of trivial draws
327 template<> Value Endgame<KNNK>::operator()(const Position&) const { return VALUE_DRAW; }
328
329
330 /// KB and one or more pawns vs K. It checks for draws with rook pawns and
331 /// a bishop of the wrong color. If such a draw is detected, SCALE_FACTOR_DRAW
332 /// is returned. If not, the return value is SCALE_FACTOR_NONE, i.e. no scaling
333 /// will be used.
334 template<>
335 ScaleFactor Endgame<KBPsK>::operator()(const Position& pos) const {
336
337   assert(pos.non_pawn_material(strongSide) == BishopValueMg);
338   assert(pos.count<PAWN>(strongSide) >= 1);
339
340   // No assertions about the material of weakSide, because we want draws to
341   // be detected even when the weaker side has some pawns.
342
343   Bitboard pawns = pos.pieces(strongSide, PAWN);
344   File pawnsFile = file_of(lsb(pawns));
345
346   // All pawns are on a single rook file?
347   if (    (pawnsFile == FILE_A || pawnsFile == FILE_H)
348       && !(pawns & ~file_bb(pawnsFile)))
349   {
350       Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
351       Square queeningSq = relative_square(strongSide, make_square(pawnsFile, RANK_8));
352       Square kingSq = pos.square<KING>(weakSide);
353
354       if (   opposite_colors(queeningSq, bishopSq)
355           && distance(queeningSq, kingSq) <= 1)
356           return SCALE_FACTOR_DRAW;
357   }
358
359   // If all the pawns are on the same B or G file, then it's potentially a draw
360   if (    (pawnsFile == FILE_B || pawnsFile == FILE_G)
361       && !(pos.pieces(PAWN) & ~file_bb(pawnsFile))
362       && pos.non_pawn_material(weakSide) == 0
363       && pos.count<PAWN>(weakSide) >= 1)
364   {
365       // Get weakSide pawn that is closest to the home rank
366       Square weakPawnSq = backmost_sq(weakSide, pos.pieces(weakSide, PAWN));
367
368       Square strongKingSq = pos.square<KING>(strongSide);
369       Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
370       Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
371
372       // There's potential for a draw if our pawn is blocked on the 7th rank,
373       // the bishop cannot attack it or they only have one pawn left
374       if (   relative_rank(strongSide, weakPawnSq) == RANK_7
375           && (pos.pieces(strongSide, PAWN) & (weakPawnSq + pawn_push(weakSide)))
376           && (opposite_colors(bishopSq, weakPawnSq) || pos.count<PAWN>(strongSide) == 1))
377       {
378           int strongKingDist = distance(weakPawnSq, strongKingSq);
379           int weakKingDist = distance(weakPawnSq, weakKingSq);
380
381           // It's a draw if the weak king is on its back two ranks, within 2
382           // squares of the blocking pawn and the strong king is not
383           // closer. (I think this rule only fails in practically
384           // unreachable positions such as 5k1K/6p1/6P1/8/8/3B4/8/8 w
385           // and positions where qsearch will immediately correct the
386           // problem such as 8/4k1p1/6P1/1K6/3B4/8/8/8 w)
387           if (   relative_rank(strongSide, weakKingSq) >= RANK_7
388               && weakKingDist <= 2
389               && weakKingDist <= strongKingDist)
390               return SCALE_FACTOR_DRAW;
391       }
392   }
393
394   return SCALE_FACTOR_NONE;
395 }
396
397
398 /// KQ vs KR and one or more pawns. It tests for fortress draws with a rook on
399 /// the third rank defended by a pawn.
400 template<>
401 ScaleFactor Endgame<KQKRPs>::operator()(const Position& pos) const {
402
403   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
404   assert(pos.count<ROOK>(weakSide) == 1);
405   assert(pos.count<PAWN>(weakSide) >= 1);
406
407   Square kingSq = pos.square<KING>(weakSide);
408   Square rsq = pos.square<ROOK>(weakSide);
409
410   if (    relative_rank(weakSide, kingSq) <= RANK_2
411       &&  relative_rank(weakSide, pos.square<KING>(strongSide)) >= RANK_4
412       &&  relative_rank(weakSide, rsq) == RANK_3
413       && (  pos.pieces(weakSide, PAWN)
414           & pos.attacks_from<KING>(kingSq)
415           & pos.attacks_from<PAWN>(rsq, strongSide)))
416           return SCALE_FACTOR_DRAW;
417
418   return SCALE_FACTOR_NONE;
419 }
420
421
422 /// KRP vs KR. This function knows a handful of the most important classes of
423 /// drawn positions, but is far from perfect. It would probably be a good idea
424 /// to add more knowledge in the future.
425 ///
426 /// It would also be nice to rewrite the actual code for this function,
427 /// which is mostly copied from Glaurung 1.x, and isn't very pretty.
428 template<>
429 ScaleFactor Endgame<KRPKR>::operator()(const Position& pos) const {
430
431   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 1));
432   assert(verify_material(pos, weakSide,   RookValueMg, 0));
433
434   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
435   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
436   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
437   Square wrsq = normalize(pos, strongSide, pos.square<ROOK>(strongSide));
438   Square wpsq = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
439   Square brsq = normalize(pos, strongSide, pos.square<ROOK>(weakSide));
440
441   File f = file_of(wpsq);
442   Rank r = rank_of(wpsq);
443   Square queeningSq = make_square(f, RANK_8);
444   int tempo = (pos.side_to_move() == strongSide);
445
446   // If the pawn is not too far advanced and the defending king defends the
447   // queening square, use the third-rank defence.
448   if (   r <= RANK_5
449       && distance(bksq, queeningSq) <= 1
450       && wksq <= SQ_H5
451       && (rank_of(brsq) == RANK_6 || (r <= RANK_3 && rank_of(wrsq) != RANK_6)))
452       return SCALE_FACTOR_DRAW;
453
454   // The defending side saves a draw by checking from behind in case the pawn
455   // has advanced to the 6th rank with the king behind.
456   if (   r == RANK_6
457       && distance(bksq, queeningSq) <= 1
458       && rank_of(wksq) + tempo <= RANK_6
459       && (rank_of(brsq) == RANK_1 || (!tempo && distance<File>(brsq, wpsq) >= 3)))
460       return SCALE_FACTOR_DRAW;
461
462   if (   r >= RANK_6
463       && bksq == queeningSq
464       && rank_of(brsq) == RANK_1
465       && (!tempo || distance(wksq, wpsq) >= 2))
466       return SCALE_FACTOR_DRAW;
467
468   // White pawn on a7 and rook on a8 is a draw if black's king is on g7 or h7
469   // and the black rook is behind the pawn.
470   if (   wpsq == SQ_A7
471       && wrsq == SQ_A8
472       && (bksq == SQ_H7 || bksq == SQ_G7)
473       && file_of(brsq) == FILE_A
474       && (rank_of(brsq) <= RANK_3 || file_of(wksq) >= FILE_D || rank_of(wksq) <= RANK_5))
475       return SCALE_FACTOR_DRAW;
476
477   // If the defending king blocks the pawn and the attacking king is too far
478   // away, it's a draw.
479   if (   r <= RANK_5
480       && bksq == wpsq + NORTH
481       && distance(wksq, wpsq) - tempo >= 2
482       && distance(wksq, brsq) - tempo >= 2)
483       return SCALE_FACTOR_DRAW;
484
485   // Pawn on the 7th rank supported by the rook from behind usually wins if the
486   // attacking king is closer to the queening square than the defending king,
487   // and the defending king cannot gain tempi by threatening the attacking rook.
488   if (   r == RANK_7
489       && f != FILE_A
490       && file_of(wrsq) == f
491       && wrsq != queeningSq
492       && (distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, queeningSq) - 2 + tempo)
493       && (distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, wrsq) + tempo))
494       return ScaleFactor(SCALE_FACTOR_MAX - 2 * distance(wksq, queeningSq));
495
496   // Similar to the above, but with the pawn further back
497   if (   f != FILE_A
498       && file_of(wrsq) == f
499       && wrsq < wpsq
500       && (distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, queeningSq) - 2 + tempo)
501       && (distance(wksq, wpsq + NORTH) < distance(bksq, wpsq + NORTH) - 2 + tempo)
502       && (  distance(bksq, wrsq) + tempo >= 3
503           || (    distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, wrsq) + tempo
504               && (distance(wksq, wpsq + NORTH) < distance(bksq, wrsq) + tempo))))
505       return ScaleFactor(  SCALE_FACTOR_MAX
506                          - 8 * distance(wpsq, queeningSq)
507                          - 2 * distance(wksq, queeningSq));
508
509   // If the pawn is not far advanced and the defending king is somewhere in
510   // the pawn's path, it's probably a draw.
511   if (r <= RANK_4 && bksq > wpsq)
512   {
513       if (file_of(bksq) == file_of(wpsq))
514           return ScaleFactor(10);
515       if (   distance<File>(bksq, wpsq) == 1
516           && distance(wksq, bksq) > 2)
517           return ScaleFactor(24 - 2 * distance(wksq, bksq));
518   }
519   return SCALE_FACTOR_NONE;
520 }
521
522 template<>
523 ScaleFactor Endgame<KRPKB>::operator()(const Position& pos) const {
524
525   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 1));
526   assert(verify_material(pos, weakSide, BishopValueMg, 0));
527
528   // Test for a rook pawn
529   if (pos.pieces(PAWN) & (FileABB | FileHBB))
530   {
531       Square ksq = pos.square<KING>(weakSide);
532       Square bsq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
533       Square psq = pos.square<PAWN>(strongSide);
534       Rank rk = relative_rank(strongSide, psq);
535       Square push = pawn_push(strongSide);
536
537       // If the pawn is on the 5th rank and the pawn (currently) is on
538       // the same color square as the bishop then there is a chance of
539       // a fortress. Depending on the king position give a moderate
540       // reduction or a stronger one if the defending king is near the
541       // corner but not trapped there.
542       if (rk == RANK_5 && !opposite_colors(bsq, psq))
543       {
544           int d = distance(psq + 3 * push, ksq);
545
546           if (d <= 2 && !(d == 0 && ksq == pos.square<KING>(strongSide) + 2 * push))
547               return ScaleFactor(24);
548           else
549               return ScaleFactor(48);
550       }
551
552       // When the pawn has moved to the 6th rank we can be fairly sure
553       // it's drawn if the bishop attacks the square in front of the
554       // pawn from a reasonable distance and the defending king is near
555       // the corner
556       if (   rk == RANK_6
557           && distance(psq + 2 * push, ksq) <= 1
558           && (PseudoAttacks[BISHOP][bsq] & (psq + push))
559           && distance<File>(bsq, psq) >= 2)
560           return ScaleFactor(8);
561   }
562
563   return SCALE_FACTOR_NONE;
564 }
565
566 /// KRPP vs KRP. There is just a single rule: if the stronger side has no passed
567 /// pawns and the defending king is actively placed, the position is drawish.
568 template<>
569 ScaleFactor Endgame<KRPPKRP>::operator()(const Position& pos) const {
570
571   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 2));
572   assert(verify_material(pos, weakSide,   RookValueMg, 1));
573
574   Square wpsq1 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[0];
575   Square wpsq2 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[1];
576   Square bksq = pos.square<KING>(weakSide);
577
578   // Does the stronger side have a passed pawn?
579   if (pos.pawn_passed(strongSide, wpsq1) || pos.pawn_passed(strongSide, wpsq2))
580       return SCALE_FACTOR_NONE;
581
582   Rank r = std::max(relative_rank(strongSide, wpsq1), relative_rank(strongSide, wpsq2));
583
584   if (   distance<File>(bksq, wpsq1) <= 1
585       && distance<File>(bksq, wpsq2) <= 1
586       && relative_rank(strongSide, bksq) > r)
587   {
588       assert(r > RANK_1 && r < RANK_7);
589       return ScaleFactor(KRPPKRPScaleFactors[r]);
590   }
591   return SCALE_FACTOR_NONE;
592 }
593
594
595 /// K and two or more pawns vs K. There is just a single rule here: If all pawns
596 /// are on the same rook file and are blocked by the defending king, it's a draw.
597 template<>
598 ScaleFactor Endgame<KPsK>::operator()(const Position& pos) const {
599
600   assert(pos.non_pawn_material(strongSide) == VALUE_ZERO);
601   assert(pos.count<PAWN>(strongSide) >= 2);
602   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
603
604   Square ksq = pos.square<KING>(weakSide);
605   Bitboard pawns = pos.pieces(strongSide, PAWN);
606
607   // If all pawns are ahead of the king, on a single rook file and
608   // the king is within one file of the pawns, it's a draw.
609   if (   !(pawns & ~in_front_bb(weakSide, rank_of(ksq)))
610       && !((pawns & ~FileABB) && (pawns & ~FileHBB))
611       &&  distance<File>(ksq, lsb(pawns)) <= 1)
612       return SCALE_FACTOR_DRAW;
613
614   return SCALE_FACTOR_NONE;
615 }
616
617
618 /// KBP vs KB. There are two rules: if the defending king is somewhere along the
619 /// path of the pawn, and the square of the king is not of the same color as the
620 /// stronger side's bishop, it's a draw. If the two bishops have opposite color,
621 /// it's almost always a draw.
622 template<>
623 ScaleFactor Endgame<KBPKB>::operator()(const Position& pos) const {
624
625   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 1));
626   assert(verify_material(pos, weakSide,   BishopValueMg, 0));
627
628   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(strongSide);
629   Square strongBishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
630   Square weakBishopSq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
631   Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
632
633   // Case 1: Defending king blocks the pawn, and cannot be driven away
634   if (   file_of(weakKingSq) == file_of(pawnSq)
635       && relative_rank(strongSide, pawnSq) < relative_rank(strongSide, weakKingSq)
636       && (   opposite_colors(weakKingSq, strongBishopSq)
637           || relative_rank(strongSide, weakKingSq) <= RANK_6))
638       return SCALE_FACTOR_DRAW;
639
640   // Case 2: Opposite colored bishops
641   if (opposite_colors(strongBishopSq, weakBishopSq))
642   {
643       // We assume that the position is drawn in the following three situations:
644       //
645       //   a. The pawn is on rank 5 or further back.
646       //   b. The defending king is somewhere in the pawn's path.
647       //   c. The defending bishop attacks some square along the pawn's path,
648       //      and is at least three squares away from the pawn.
649       //
650       // These rules are probably not perfect, but in practice they work
651       // reasonably well.
652
653       if (relative_rank(strongSide, pawnSq) <= RANK_5)
654           return SCALE_FACTOR_DRAW;
655       
656       Bitboard path = forward_bb(strongSide, pawnSq);
657
658       if (path & pos.pieces(weakSide, KING))
659           return SCALE_FACTOR_DRAW;
660
661       if (  (pos.attacks_from<BISHOP>(weakBishopSq) & path)
662           && distance(weakBishopSq, pawnSq) >= 3)
663           return SCALE_FACTOR_DRAW;
664   }
665   return SCALE_FACTOR_NONE;
666 }
667
668
669 /// KBPP vs KB. It detects a few basic draws with opposite-colored bishops
670 template<>
671 ScaleFactor Endgame<KBPPKB>::operator()(const Position& pos) const {
672
673   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 2));
674   assert(verify_material(pos, weakSide,   BishopValueMg, 0));
675
676   Square wbsq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
677   Square bbsq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
678
679   if (!opposite_colors(wbsq, bbsq))
680       return SCALE_FACTOR_NONE;
681
682   Square ksq = pos.square<KING>(weakSide);
683   Square psq1 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[0];
684   Square psq2 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[1];
685   Rank r1 = rank_of(psq1);
686   Rank r2 = rank_of(psq2);
687   Square blockSq1, blockSq2;
688
689   if (relative_rank(strongSide, psq1) > relative_rank(strongSide, psq2))
690   {
691       blockSq1 = psq1 + pawn_push(strongSide);
692       blockSq2 = make_square(file_of(psq2), rank_of(psq1));
693   }
694   else
695   {
696       blockSq1 = psq2 + pawn_push(strongSide);
697       blockSq2 = make_square(file_of(psq1), rank_of(psq2));
698   }
699
700   switch (distance<File>(psq1, psq2))
701   {
702   case 0:
703     // Both pawns are on the same file. It's an easy draw if the defender firmly
704     // controls some square in the frontmost pawn's path.
705     if (   file_of(ksq) == file_of(blockSq1)
706         && relative_rank(strongSide, ksq) >= relative_rank(strongSide, blockSq1)
707         && opposite_colors(ksq, wbsq))
708         return SCALE_FACTOR_DRAW;
709     else
710         return SCALE_FACTOR_NONE;
711
712   case 1:
713     // Pawns on adjacent files. It's a draw if the defender firmly controls the
714     // square in front of the frontmost pawn's path, and the square diagonally
715     // behind this square on the file of the other pawn.
716     if (   ksq == blockSq1
717         && opposite_colors(ksq, wbsq)
718         && (   bbsq == blockSq2
719             || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq2) & pos.pieces(weakSide, BISHOP))
720             || distance(r1, r2) >= 2))
721         return SCALE_FACTOR_DRAW;
722
723     else if (   ksq == blockSq2
724              && opposite_colors(ksq, wbsq)
725              && (   bbsq == blockSq1
726                  || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq1) & pos.pieces(weakSide, BISHOP))))
727         return SCALE_FACTOR_DRAW;
728     else
729         return SCALE_FACTOR_NONE;
730
731   default:
732     // The pawns are not on the same file or adjacent files. No scaling.
733     return SCALE_FACTOR_NONE;
734   }
735 }
736
737
738 /// KBP vs KN. There is a single rule: If the defending king is somewhere along
739 /// the path of the pawn, and the square of the king is not of the same color as
740 /// the stronger side's bishop, it's a draw.
741 template<>
742 ScaleFactor Endgame<KBPKN>::operator()(const Position& pos) const {
743
744   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 1));
745   assert(verify_material(pos, weakSide, KnightValueMg, 0));
746
747   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(strongSide);
748   Square strongBishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
749   Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
750
751   if (   file_of(weakKingSq) == file_of(pawnSq)
752       && relative_rank(strongSide, pawnSq) < relative_rank(strongSide, weakKingSq)
753       && (   opposite_colors(weakKingSq, strongBishopSq)
754           || relative_rank(strongSide, weakKingSq) <= RANK_6))
755       return SCALE_FACTOR_DRAW;
756
757   return SCALE_FACTOR_NONE;
758 }
759
760
761 /// KNP vs K. There is a single rule: if the pawn is a rook pawn on the 7th rank
762 /// and the defending king prevents the pawn from advancing, the position is drawn.
763 template<>
764 ScaleFactor Endgame<KNPK>::operator()(const Position& pos) const {
765
766   assert(verify_material(pos, strongSide, KnightValueMg, 1));
767   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
768
769   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
770   Square pawnSq     = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
771   Square weakKingSq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
772
773   if (pawnSq == SQ_A7 && distance(SQ_A8, weakKingSq) <= 1)
774       return SCALE_FACTOR_DRAW;
775
776   return SCALE_FACTOR_NONE;
777 }
778
779
780 /// KNP vs KB. If knight can block bishop from taking pawn, it's a win.
781 /// Otherwise the position is drawn.
782 template<>
783 ScaleFactor Endgame<KNPKB>::operator()(const Position& pos) const {
784
785   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(strongSide);
786   Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
787   Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
788
789   // King needs to get close to promoting pawn to prevent knight from blocking.
790   // Rules for this are very tricky, so just approximate.
791   if (forward_bb(strongSide, pawnSq) & pos.attacks_from<BISHOP>(bishopSq))
792       return ScaleFactor(distance(weakKingSq, pawnSq));
793
794   return SCALE_FACTOR_NONE;
795 }
796
797
798 /// KP vs KP. This is done by removing the weakest side's pawn and probing the
799 /// KP vs K bitbase: If the weakest side has a draw without the pawn, it probably
800 /// has at least a draw with the pawn as well. The exception is when the stronger
801 /// side's pawn is far advanced and not on a rook file; in this case it is often
802 /// possible to win (e.g. 8/4k3/3p4/3P4/6K1/8/8/8 w - - 0 1).
803 template<>
804 ScaleFactor Endgame<KPKP>::operator()(const Position& pos) const {
805
806   assert(verify_material(pos, strongSide, VALUE_ZERO, 1));
807   assert(verify_material(pos, weakSide,   VALUE_ZERO, 1));
808
809   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
810   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
811   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
812   Square psq  = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
813
814   Color us = strongSide == pos.side_to_move() ? WHITE : BLACK;
815
816   // If the pawn has advanced to the fifth rank or further, and is not a
817   // rook pawn, it's too dangerous to assume that it's at least a draw.
818   if (rank_of(psq) >= RANK_5 && file_of(psq) != FILE_A)
819       return SCALE_FACTOR_NONE;
820
821   // Probe the KPK bitbase with the weakest side's pawn removed. If it's a draw,
822   // it's probably at least a draw even with the pawn.
823   return Bitbases::probe(wksq, psq, bksq, us) ? SCALE_FACTOR_NONE : SCALE_FACTOR_DRAW;
824 }