Don't store Thread info in Position
[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) 2008-2012 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 "bitcount.h"
24 #include "endgame.h"
25 #include "movegen.h"
26
27 using std::string;
28
29 extern uint32_t probe_kpk_bitbase(Square wksq, Square wpsq, Square bksq, Color stm);
30
31 namespace {
32
33   // Table used to drive the defending king towards the edge of the board
34   // in KX vs K and KQ vs KR endgames.
35   const int MateTable[64] = {
36     100, 90, 80, 70, 70, 80, 90, 100,
37      90, 70, 60, 50, 50, 60, 70,  90,
38      80, 60, 40, 30, 30, 40, 60,  80,
39      70, 50, 30, 20, 20, 30, 50,  70,
40      70, 50, 30, 20, 20, 30, 50,  70,
41      80, 60, 40, 30, 30, 40, 60,  80,
42      90, 70, 60, 50, 50, 60, 70,  90,
43     100, 90, 80, 70, 70, 80, 90, 100,
44   };
45
46   // Table used to drive the defending king towards a corner square of the
47   // right color in KBN vs K endgames.
48   const int KBNKMateTable[64] = {
49     200, 190, 180, 170, 160, 150, 140, 130,
50     190, 180, 170, 160, 150, 140, 130, 140,
51     180, 170, 155, 140, 140, 125, 140, 150,
52     170, 160, 140, 120, 110, 140, 150, 160,
53     160, 150, 140, 110, 120, 140, 160, 170,
54     150, 140, 125, 140, 140, 155, 170, 180,
55     140, 130, 140, 150, 160, 170, 180, 190,
56     130, 140, 150, 160, 170, 180, 190, 200
57   };
58
59   // The attacking side is given a descending bonus based on distance between
60   // the two kings in basic endgames.
61   const int DistanceBonus[8] = { 0, 0, 100, 80, 60, 40, 20, 10 };
62
63   // Get the material key of a Position out of the given endgame key code
64   // like "KBPKN". The trick here is to first forge an ad-hoc fen string
65   // and then let a Position object to do the work for us. Note that the
66   // fen string could correspond to an illegal position.
67   Key key(const string& code, Color c) {
68
69     assert(code.length() > 0 && code.length() < 8);
70     assert(code[0] == 'K');
71
72     string sides[] = { code.substr(code.find('K', 1)),      // Weaker
73                        code.substr(0, code.find('K', 1)) }; // Stronger
74
75     transform(sides[c].begin(), sides[c].end(), sides[c].begin(), tolower);
76
77     string fen =  sides[0] + char('0' + int(8 - code.length()))
78                 + sides[1] + "/8/8/8/8/8/8/8 w - - 0 10";
79
80     return Position(fen, false).material_key();
81   }
82
83   template<typename M>
84   void delete_endgame(const typename M::value_type& p) { delete p.second; }
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<KQKR>("KQKR");
100   add<KBBKN>("KBBKN");
101
102   add<KNPK>("KNPK");
103   add<KRPKR>("KRPKR");
104   add<KBPKB>("KBPKB");
105   add<KBPKN>("KBPKN");
106   add<KBPPKB>("KBPPKB");
107   add<KRPPKRP>("KRPPKRP");
108 }
109
110 Endgames::~Endgames() {
111
112   for_each(m1.begin(), m1.end(), delete_endgame<M1>);
113   for_each(m2.begin(), m2.end(), delete_endgame<M2>);
114 }
115
116 template<EndgameType E>
117 void Endgames::add(const string& code) {
118
119   map((Endgame<E>*)0)[key(code, WHITE)] = new Endgame<E>(WHITE);
120   map((Endgame<E>*)0)[key(code, BLACK)] = new Endgame<E>(BLACK);
121 }
122
123
124 /// Mate with KX vs K. This function is used to evaluate positions with
125 /// King and plenty of material vs a lone king. It simply gives the
126 /// attacking side a bonus for driving the defending king towards the edge
127 /// of the board, and for keeping the distance between the two kings small.
128 template<>
129 Value Endgame<KXK>::operator()(const Position& pos) const {
130
131   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == VALUE_ZERO);
132   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == VALUE_ZERO);
133
134   // Stalemate detection with lone king
135   if (    pos.side_to_move() == weakerSide
136       && !pos.in_check()
137       && !MoveList<MV_LEGAL>(pos).size()) {
138     return VALUE_DRAW;
139   }
140
141   Square winnerKSq = pos.king_square(strongerSide);
142   Square loserKSq = pos.king_square(weakerSide);
143
144   Value result =   pos.non_pawn_material(strongerSide)
145                  + pos.piece_count(strongerSide, PAWN) * PawnValueEndgame
146                  + MateTable[loserKSq]
147                  + DistanceBonus[square_distance(winnerKSq, loserKSq)];
148
149   if (   pos.piece_count(strongerSide, QUEEN)
150       || pos.piece_count(strongerSide, ROOK)
151       || pos.bishop_pair(strongerSide)) {
152     result += VALUE_KNOWN_WIN;
153   }
154
155   return strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
156 }
157
158
159 /// Mate with KBN vs K. This is similar to KX vs K, but we have to drive the
160 /// defending king towards a corner square of the right color.
161 template<>
162 Value Endgame<KBNK>::operator()(const Position& pos) const {
163
164   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == VALUE_ZERO);
165   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == VALUE_ZERO);
166   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == KnightValueMidgame + BishopValueMidgame);
167   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 1);
168   assert(pos.piece_count(strongerSide, KNIGHT) == 1);
169   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
170
171   Square winnerKSq = pos.king_square(strongerSide);
172   Square loserKSq = pos.king_square(weakerSide);
173   Square bishopSquare = pos.piece_list(strongerSide, BISHOP)[0];
174
175   // kbnk_mate_table() tries to drive toward corners A1 or H8,
176   // if we have a bishop that cannot reach the above squares we
177   // mirror the kings so to drive enemy toward corners A8 or H1.
178   if (opposite_colors(bishopSquare, SQ_A1))
179   {
180       winnerKSq = mirror(winnerKSq);
181       loserKSq = mirror(loserKSq);
182   }
183
184   Value result =  VALUE_KNOWN_WIN
185                 + DistanceBonus[square_distance(winnerKSq, loserKSq)]
186                 + KBNKMateTable[loserKSq];
187
188   return strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
189 }
190
191
192 /// KP vs K. This endgame is evaluated with the help of a bitbase.
193 template<>
194 Value Endgame<KPK>::operator()(const Position& pos) const {
195
196   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == VALUE_ZERO);
197   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == VALUE_ZERO);
198   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 1);
199   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
200
201   Square wksq, bksq, wpsq;
202   Color stm;
203
204   if (strongerSide == WHITE)
205   {
206       wksq = pos.king_square(WHITE);
207       bksq = pos.king_square(BLACK);
208       wpsq = pos.piece_list(WHITE, PAWN)[0];
209       stm = pos.side_to_move();
210   }
211   else
212   {
213       wksq = ~pos.king_square(BLACK);
214       bksq = ~pos.king_square(WHITE);
215       wpsq = ~pos.piece_list(BLACK, PAWN)[0];
216       stm  = ~pos.side_to_move();
217   }
218
219   if (file_of(wpsq) >= FILE_E)
220   {
221       wksq = mirror(wksq);
222       bksq = mirror(bksq);
223       wpsq = mirror(wpsq);
224   }
225
226   if (!probe_kpk_bitbase(wksq, wpsq, bksq, stm))
227       return VALUE_DRAW;
228
229   Value result =  VALUE_KNOWN_WIN
230                 + PawnValueEndgame
231                 + Value(rank_of(wpsq));
232
233   return strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
234 }
235
236
237 /// KR vs KP. This is a somewhat tricky endgame to evaluate precisely without
238 /// a bitbase. The function below returns drawish scores when the pawn is
239 /// far advanced with support of the king, while the attacking king is far
240 /// away.
241 template<>
242 Value Endgame<KRKP>::operator()(const Position& pos) const {
243
244   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMidgame);
245   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
246   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == 0);
247   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 1);
248
249   Square wksq, wrsq, bksq, bpsq;
250   int tempo = (pos.side_to_move() == strongerSide);
251
252   wksq = pos.king_square(strongerSide);
253   wrsq = pos.piece_list(strongerSide, ROOK)[0];
254   bksq = pos.king_square(weakerSide);
255   bpsq = pos.piece_list(weakerSide, PAWN)[0];
256
257   if (strongerSide == BLACK)
258   {
259       wksq = ~wksq;
260       wrsq = ~wrsq;
261       bksq = ~bksq;
262       bpsq = ~bpsq;
263   }
264
265   Square queeningSq = make_square(file_of(bpsq), RANK_1);
266   Value result;
267
268   // If the stronger side's king is in front of the pawn, it's a win
269   if (wksq < bpsq && file_of(wksq) == file_of(bpsq))
270       result = RookValueEndgame - Value(square_distance(wksq, bpsq));
271
272   // If the weaker side's king is too far from the pawn and the rook,
273   // it's a win
274   else if (   square_distance(bksq, bpsq) - (tempo ^ 1) >= 3
275            && square_distance(bksq, wrsq) >= 3)
276       result = RookValueEndgame - Value(square_distance(wksq, bpsq));
277
278   // If the pawn is far advanced and supported by the defending king,
279   // the position is drawish
280   else if (   rank_of(bksq) <= RANK_3
281            && square_distance(bksq, bpsq) == 1
282            && rank_of(wksq) >= RANK_4
283            && square_distance(wksq, bpsq) - tempo > 2)
284       result = Value(80 - square_distance(wksq, bpsq) * 8);
285
286   else
287       result =  Value(200)
288               - Value(square_distance(wksq, bpsq + DELTA_S) * 8)
289               + Value(square_distance(bksq, bpsq + DELTA_S) * 8)
290               + Value(square_distance(bpsq, queeningSq) * 8);
291
292   return strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
293 }
294
295
296 /// KR vs KB. This is very simple, and always returns drawish scores.  The
297 /// score is slightly bigger when the defending king is close to the edge.
298 template<>
299 Value Endgame<KRKB>::operator()(const Position& pos) const {
300
301   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMidgame);
302   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
303   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == BishopValueMidgame);
304   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
305   assert(pos.piece_count(weakerSide, BISHOP) == 1);
306
307   Value result = Value(MateTable[pos.king_square(weakerSide)]);
308   return strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
309 }
310
311
312 /// KR vs KN.  The attacking side has slightly better winning chances than
313 /// in KR vs KB, particularly if the king and the knight are far apart.
314 template<>
315 Value Endgame<KRKN>::operator()(const Position& pos) const {
316
317   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMidgame);
318   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
319   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == KnightValueMidgame);
320   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
321   assert(pos.piece_count(weakerSide, KNIGHT) == 1);
322
323   const int penalty[8] = { 0, 10, 14, 20, 30, 42, 58, 80 };
324
325   Square bksq = pos.king_square(weakerSide);
326   Square bnsq = pos.piece_list(weakerSide, KNIGHT)[0];
327   Value result = Value(MateTable[bksq] + penalty[square_distance(bksq, bnsq)]);
328   return strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
329 }
330
331
332 /// KQ vs KR.  This is almost identical to KX vs K:  We give the attacking
333 /// king a bonus for having the kings close together, and for forcing the
334 /// defending king towards the edge.  If we also take care to avoid null move
335 /// for the defending side in the search, this is usually sufficient to be
336 /// able to win KQ vs KR.
337 template<>
338 Value Endgame<KQKR>::operator()(const Position& pos) const {
339
340   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == QueenValueMidgame);
341   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
342   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == RookValueMidgame);
343   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
344
345   Square winnerKSq = pos.king_square(strongerSide);
346   Square loserKSq = pos.king_square(weakerSide);
347
348   Value result =  QueenValueEndgame
349                 - RookValueEndgame
350                 + MateTable[loserKSq]
351                 + DistanceBonus[square_distance(winnerKSq, loserKSq)];
352
353   return strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
354 }
355
356 template<>
357 Value Endgame<KBBKN>::operator()(const Position& pos) const {
358
359   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 2);
360   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == 2*BishopValueMidgame);
361   assert(pos.piece_count(weakerSide, KNIGHT) == 1);
362   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == KnightValueMidgame);
363   assert(!pos.pieces(PAWN));
364
365   Value result = BishopValueEndgame;
366   Square wksq = pos.king_square(strongerSide);
367   Square bksq = pos.king_square(weakerSide);
368   Square nsq = pos.piece_list(weakerSide, KNIGHT)[0];
369
370   // Bonus for attacking king close to defending king
371   result += Value(DistanceBonus[square_distance(wksq, bksq)]);
372
373   // Bonus for driving the defending king and knight apart
374   result += Value(square_distance(bksq, nsq) * 32);
375
376   // Bonus for restricting the knight's mobility
377   result += Value((8 - popcount<Max15>(pos.attacks_from<KNIGHT>(nsq))) * 8);
378
379   return strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
380 }
381
382
383 /// K and two minors vs K and one or two minors or K and two knights against
384 /// king alone are always draw.
385 template<>
386 Value Endgame<KmmKm>::operator()(const Position&) const {
387   return VALUE_DRAW;
388 }
389
390 template<>
391 Value Endgame<KNNK>::operator()(const Position&) const {
392   return VALUE_DRAW;
393 }
394
395 /// K, bishop and one or more pawns vs K. It checks for draws with rook pawns and
396 /// a bishop of the wrong color. If such a draw is detected, SCALE_FACTOR_DRAW
397 /// is returned. If not, the return value is SCALE_FACTOR_NONE, i.e. no scaling
398 /// will be used.
399 template<>
400 ScaleFactor Endgame<KBPsK>::operator()(const Position& pos) const {
401
402   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == BishopValueMidgame);
403   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 1);
404   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) >= 1);
405
406   // No assertions about the material of weakerSide, because we want draws to
407   // be detected even when the weaker side has some pawns.
408
409   Bitboard pawns = pos.pieces(PAWN, strongerSide);
410   File pawnFile = file_of(pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[0]);
411
412   // All pawns are on a single rook file ?
413   if (   (pawnFile == FILE_A || pawnFile == FILE_H)
414       && !(pawns & ~file_bb(pawnFile)))
415   {
416       Square bishopSq = pos.piece_list(strongerSide, BISHOP)[0];
417       Square queeningSq = relative_square(strongerSide, make_square(pawnFile, RANK_8));
418       Square kingSq = pos.king_square(weakerSide);
419
420       if (   opposite_colors(queeningSq, bishopSq)
421           && abs(file_of(kingSq) - pawnFile) <= 1)
422       {
423           // The bishop has the wrong color, and the defending king is on the
424           // file of the pawn(s) or the adjacent file. Find the rank of the
425           // frontmost pawn.
426           Rank rank;
427           if (strongerSide == WHITE)
428           {
429               for (rank = RANK_7; !(rank_bb(rank) & pawns); rank--) {}
430               assert(rank >= RANK_2 && rank <= RANK_7);
431           }
432           else
433           {
434               for (rank = RANK_2; !(rank_bb(rank) & pawns); rank++) {}
435               rank = Rank(rank ^ 7);  // HACK to get the relative rank
436               assert(rank >= RANK_2 && rank <= RANK_7);
437           }
438           // If the defending king has distance 1 to the promotion square or
439           // is placed somewhere in front of the pawn, it's a draw.
440           if (   square_distance(kingSq, queeningSq) <= 1
441               || relative_rank(strongerSide, kingSq) >= rank)
442               return SCALE_FACTOR_DRAW;
443       }
444   }
445   return SCALE_FACTOR_NONE;
446 }
447
448
449 /// K and queen vs K, rook and one or more pawns. It tests for fortress draws with
450 /// a rook on the third rank defended by a pawn.
451 template<>
452 ScaleFactor Endgame<KQKRPs>::operator()(const Position& pos) const {
453
454   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == QueenValueMidgame);
455   assert(pos.piece_count(strongerSide, QUEEN) == 1);
456   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
457   assert(pos.piece_count(weakerSide, ROOK) == 1);
458   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) >= 1);
459
460   Square kingSq = pos.king_square(weakerSide);
461   if (   relative_rank(weakerSide, kingSq) <= RANK_2
462       && relative_rank(weakerSide, pos.king_square(strongerSide)) >= RANK_4
463       && (pos.pieces(ROOK, weakerSide) & rank_bb(relative_rank(weakerSide, RANK_3)))
464       && (pos.pieces(PAWN, weakerSide) & rank_bb(relative_rank(weakerSide, RANK_2)))
465       && (pos.attacks_from<KING>(kingSq) & pos.pieces(PAWN, weakerSide)))
466   {
467       Square rsq = pos.piece_list(weakerSide, ROOK)[0];
468       if (pos.attacks_from<PAWN>(rsq, strongerSide) & pos.pieces(PAWN, weakerSide))
469           return SCALE_FACTOR_DRAW;
470   }
471   return SCALE_FACTOR_NONE;
472 }
473
474
475 /// K, rook and one pawn vs K and a rook. This function knows a handful of the
476 /// most important classes of drawn positions, but is far from perfect. It would
477 /// probably be a good idea to add more knowledge in the future.
478 ///
479 /// It would also be nice to rewrite the actual code for this function,
480 /// which is mostly copied from Glaurung 1.x, and not very pretty.
481 template<>
482 ScaleFactor Endgame<KRPKR>::operator()(const Position& pos) const {
483
484   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMidgame);
485   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 1);
486   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == RookValueMidgame);
487   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
488
489   Square wksq = pos.king_square(strongerSide);
490   Square wrsq = pos.piece_list(strongerSide, ROOK)[0];
491   Square wpsq = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[0];
492   Square bksq = pos.king_square(weakerSide);
493   Square brsq = pos.piece_list(weakerSide, ROOK)[0];
494
495   // Orient the board in such a way that the stronger side is white, and the
496   // pawn is on the left half of the board.
497   if (strongerSide == BLACK)
498   {
499       wksq = ~wksq;
500       wrsq = ~wrsq;
501       wpsq = ~wpsq;
502       bksq = ~bksq;
503       brsq = ~brsq;
504   }
505   if (file_of(wpsq) > FILE_D)
506   {
507       wksq = mirror(wksq);
508       wrsq = mirror(wrsq);
509       wpsq = mirror(wpsq);
510       bksq = mirror(bksq);
511       brsq = mirror(brsq);
512   }
513
514   File f = file_of(wpsq);
515   Rank r = rank_of(wpsq);
516   Square queeningSq = make_square(f, RANK_8);
517   int tempo = (pos.side_to_move() == strongerSide);
518
519   // If the pawn is not too far advanced and the defending king defends the
520   // queening square, use the third-rank defence.
521   if (   r <= RANK_5
522       && square_distance(bksq, queeningSq) <= 1
523       && wksq <= SQ_H5
524       && (rank_of(brsq) == RANK_6 || (r <= RANK_3 && rank_of(wrsq) != RANK_6)))
525       return SCALE_FACTOR_DRAW;
526
527   // The defending side saves a draw by checking from behind in case the pawn
528   // has advanced to the 6th rank with the king behind.
529   if (   r == RANK_6
530       && square_distance(bksq, queeningSq) <= 1
531       && rank_of(wksq) + tempo <= RANK_6
532       && (rank_of(brsq) == RANK_1 || (!tempo && abs(file_of(brsq) - f) >= 3)))
533       return SCALE_FACTOR_DRAW;
534
535   if (   r >= RANK_6
536       && bksq == queeningSq
537       && rank_of(brsq) == RANK_1
538       && (!tempo || square_distance(wksq, wpsq) >= 2))
539       return SCALE_FACTOR_DRAW;
540
541   // White pawn on a7 and rook on a8 is a draw if black's king is on g7 or h7
542   // and the black rook is behind the pawn.
543   if (   wpsq == SQ_A7
544       && wrsq == SQ_A8
545       && (bksq == SQ_H7 || bksq == SQ_G7)
546       && file_of(brsq) == FILE_A
547       && (rank_of(brsq) <= RANK_3 || file_of(wksq) >= FILE_D || rank_of(wksq) <= RANK_5))
548       return SCALE_FACTOR_DRAW;
549
550   // If the defending king blocks the pawn and the attacking king is too far
551   // away, it's a draw.
552   if (   r <= RANK_5
553       && bksq == wpsq + DELTA_N
554       && square_distance(wksq, wpsq) - tempo >= 2
555       && square_distance(wksq, brsq) - tempo >= 2)
556       return SCALE_FACTOR_DRAW;
557
558   // Pawn on the 7th rank supported by the rook from behind usually wins if the
559   // attacking king is closer to the queening square than the defending king,
560   // and the defending king cannot gain tempi by threatening the attacking rook.
561   if (   r == RANK_7
562       && f != FILE_A
563       && file_of(wrsq) == f
564       && wrsq != queeningSq
565       && (square_distance(wksq, queeningSq) < square_distance(bksq, queeningSq) - 2 + tempo)
566       && (square_distance(wksq, queeningSq) < square_distance(bksq, wrsq) + tempo))
567       return ScaleFactor(SCALE_FACTOR_MAX - 2 * square_distance(wksq, queeningSq));
568
569   // Similar to the above, but with the pawn further back
570   if (   f != FILE_A
571       && file_of(wrsq) == f
572       && wrsq < wpsq
573       && (square_distance(wksq, queeningSq) < square_distance(bksq, queeningSq) - 2 + tempo)
574       && (square_distance(wksq, wpsq + DELTA_N) < square_distance(bksq, wpsq + DELTA_N) - 2 + tempo)
575       && (  square_distance(bksq, wrsq) + tempo >= 3
576           || (    square_distance(wksq, queeningSq) < square_distance(bksq, wrsq) + tempo
577               && (square_distance(wksq, wpsq + DELTA_N) < square_distance(bksq, wrsq) + tempo))))
578       return ScaleFactor(  SCALE_FACTOR_MAX
579                          - 8 * square_distance(wpsq, queeningSq)
580                          - 2 * square_distance(wksq, queeningSq));
581
582   // If the pawn is not far advanced, and the defending king is somewhere in
583   // the pawn's path, it's probably a draw.
584   if (r <= RANK_4 && bksq > wpsq)
585   {
586       if (file_of(bksq) == file_of(wpsq))
587           return ScaleFactor(10);
588       if (   abs(file_of(bksq) - file_of(wpsq)) == 1
589           && square_distance(wksq, bksq) > 2)
590           return ScaleFactor(24 - 2 * square_distance(wksq, bksq));
591   }
592   return SCALE_FACTOR_NONE;
593 }
594
595
596 /// K, rook and two pawns vs K, rook and one pawn. There is only a single
597 /// pattern: If the stronger side has no passed pawns and the defending king
598 /// is actively placed, the position is drawish.
599 template<>
600 ScaleFactor Endgame<KRPPKRP>::operator()(const Position& pos) const {
601
602   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMidgame);
603   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 2);
604   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == RookValueMidgame);
605   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 1);
606
607   Square wpsq1 = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[0];
608   Square wpsq2 = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[1];
609   Square bksq = pos.king_square(weakerSide);
610
611   // Does the stronger side have a passed pawn?
612   if (   pos.pawn_is_passed(strongerSide, wpsq1)
613       || pos.pawn_is_passed(strongerSide, wpsq2))
614       return SCALE_FACTOR_NONE;
615
616   Rank r = std::max(relative_rank(strongerSide, wpsq1), relative_rank(strongerSide, wpsq2));
617
618   if (   file_distance(bksq, wpsq1) <= 1
619       && file_distance(bksq, wpsq2) <= 1
620       && relative_rank(strongerSide, bksq) > r)
621   {
622       switch (r) {
623       case RANK_2: return ScaleFactor(10);
624       case RANK_3: return ScaleFactor(10);
625       case RANK_4: return ScaleFactor(15);
626       case RANK_5: return ScaleFactor(20);
627       case RANK_6: return ScaleFactor(40);
628       default: assert(false);
629       }
630   }
631   return SCALE_FACTOR_NONE;
632 }
633
634
635 /// K and two or more pawns vs K. There is just a single rule here: If all pawns
636 /// are on the same rook file and are blocked by the defending king, it's a draw.
637 template<>
638 ScaleFactor Endgame<KPsK>::operator()(const Position& pos) const {
639
640   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == VALUE_ZERO);
641   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) >= 2);
642   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == VALUE_ZERO);
643   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
644
645   Square ksq = pos.king_square(weakerSide);
646   Bitboard pawns = pos.pieces(PAWN, strongerSide);
647
648   // Are all pawns on the 'a' file?
649   if (!(pawns & ~FileABB))
650   {
651       // Does the defending king block the pawns?
652       if (   square_distance(ksq, relative_square(strongerSide, SQ_A8)) <= 1
653           || (   file_of(ksq) == FILE_A
654               && !in_front_bb(strongerSide, ksq) & pawns))
655           return SCALE_FACTOR_DRAW;
656   }
657   // Are all pawns on the 'h' file?
658   else if (!(pawns & ~FileHBB))
659   {
660     // Does the defending king block the pawns?
661     if (   square_distance(ksq, relative_square(strongerSide, SQ_H8)) <= 1
662         || (   file_of(ksq) == FILE_H
663             && !in_front_bb(strongerSide, ksq) & pawns))
664         return SCALE_FACTOR_DRAW;
665   }
666   return SCALE_FACTOR_NONE;
667 }
668
669
670 /// K, bishop and a pawn vs K and a bishop. There are two rules: If the defending
671 /// king is somewhere along the path of the pawn, and the square of the king is
672 /// not of the same color as the stronger side's bishop, it's a draw. If the two
673 /// bishops have opposite color, it's almost always a draw.
674 template<>
675 ScaleFactor Endgame<KBPKB>::operator()(const Position& pos) const {
676
677   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == BishopValueMidgame);
678   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 1);
679   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 1);
680   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == BishopValueMidgame);
681   assert(pos.piece_count(weakerSide, BISHOP) == 1);
682   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
683
684   Square pawnSq = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[0];
685   Square strongerBishopSq = pos.piece_list(strongerSide, BISHOP)[0];
686   Square weakerBishopSq = pos.piece_list(weakerSide, BISHOP)[0];
687   Square weakerKingSq = pos.king_square(weakerSide);
688
689   // Case 1: Defending king blocks the pawn, and cannot be driven away
690   if (   file_of(weakerKingSq) == file_of(pawnSq)
691       && relative_rank(strongerSide, pawnSq) < relative_rank(strongerSide, weakerKingSq)
692       && (   opposite_colors(weakerKingSq, strongerBishopSq)
693           || relative_rank(strongerSide, weakerKingSq) <= RANK_6))
694       return SCALE_FACTOR_DRAW;
695
696   // Case 2: Opposite colored bishops
697   if (opposite_colors(strongerBishopSq, weakerBishopSq))
698   {
699       // We assume that the position is drawn in the following three situations:
700       //
701       //   a. The pawn is on rank 5 or further back.
702       //   b. The defending king is somewhere in the pawn's path.
703       //   c. The defending bishop attacks some square along the pawn's path,
704       //      and is at least three squares away from the pawn.
705       //
706       // These rules are probably not perfect, but in practice they work
707       // reasonably well.
708
709       if (relative_rank(strongerSide, pawnSq) <= RANK_5)
710           return SCALE_FACTOR_DRAW;
711       else
712       {
713           Bitboard path = squares_in_front_of(strongerSide, pawnSq);
714
715           if (path & pos.pieces(KING, weakerSide))
716               return SCALE_FACTOR_DRAW;
717
718           if (  (pos.attacks_from<BISHOP>(weakerBishopSq) & path)
719               && square_distance(weakerBishopSq, pawnSq) >= 3)
720               return SCALE_FACTOR_DRAW;
721       }
722   }
723   return SCALE_FACTOR_NONE;
724 }
725
726
727 /// K, bishop and two pawns vs K and bishop. It detects a few basic draws with
728 /// opposite-colored bishops.
729 template<>
730 ScaleFactor Endgame<KBPPKB>::operator()(const Position& pos) const {
731
732   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == BishopValueMidgame);
733   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 1);
734   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 2);
735   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == BishopValueMidgame);
736   assert(pos.piece_count(weakerSide, BISHOP) == 1);
737   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
738
739   Square wbsq = pos.piece_list(strongerSide, BISHOP)[0];
740   Square bbsq = pos.piece_list(weakerSide, BISHOP)[0];
741
742   if (!opposite_colors(wbsq, bbsq))
743       return SCALE_FACTOR_NONE;
744
745   Square ksq = pos.king_square(weakerSide);
746   Square psq1 = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[0];
747   Square psq2 = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[1];
748   Rank r1 = rank_of(psq1);
749   Rank r2 = rank_of(psq2);
750   Square blockSq1, blockSq2;
751
752   if (relative_rank(strongerSide, psq1) > relative_rank(strongerSide, psq2))
753   {
754       blockSq1 = psq1 + pawn_push(strongerSide);
755       blockSq2 = make_square(file_of(psq2), rank_of(psq1));
756   }
757   else
758   {
759       blockSq1 = psq2 + pawn_push(strongerSide);
760       blockSq2 = make_square(file_of(psq1), rank_of(psq2));
761   }
762
763   switch (file_distance(psq1, psq2))
764   {
765   case 0:
766     // Both pawns are on the same file. Easy draw if defender firmly controls
767     // some square in the frontmost pawn's path.
768     if (   file_of(ksq) == file_of(blockSq1)
769         && relative_rank(strongerSide, ksq) >= relative_rank(strongerSide, blockSq1)
770         && opposite_colors(ksq, wbsq))
771         return SCALE_FACTOR_DRAW;
772     else
773         return SCALE_FACTOR_NONE;
774
775   case 1:
776     // Pawns on adjacent files. Draw if defender firmly controls the square
777     // in front of the frontmost pawn's path, and the square diagonally behind
778     // this square on the file of the other pawn.
779     if (   ksq == blockSq1
780         && opposite_colors(ksq, wbsq)
781         && (   bbsq == blockSq2
782             || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq2) & pos.pieces(BISHOP, weakerSide))
783             || abs(r1 - r2) >= 2))
784         return SCALE_FACTOR_DRAW;
785
786     else if (   ksq == blockSq2
787              && opposite_colors(ksq, wbsq)
788              && (   bbsq == blockSq1
789                  || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq1) & pos.pieces(BISHOP, weakerSide))))
790         return SCALE_FACTOR_DRAW;
791     else
792         return SCALE_FACTOR_NONE;
793
794   default:
795     // The pawns are not on the same file or adjacent files. No scaling.
796     return SCALE_FACTOR_NONE;
797   }
798 }
799
800
801 /// K, bisop and a pawn vs K and knight. There is a single rule: If the defending
802 /// king is somewhere along the path of the pawn, and the square of the king is
803 /// not of the same color as the stronger side's bishop, it's a draw.
804 template<>
805 ScaleFactor Endgame<KBPKN>::operator()(const Position& pos) const {
806
807   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == BishopValueMidgame);
808   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 1);
809   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 1);
810   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == KnightValueMidgame);
811   assert(pos.piece_count(weakerSide, KNIGHT) == 1);
812   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
813
814   Square pawnSq = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[0];
815   Square strongerBishopSq = pos.piece_list(strongerSide, BISHOP)[0];
816   Square weakerKingSq = pos.king_square(weakerSide);
817
818   if (   file_of(weakerKingSq) == file_of(pawnSq)
819       && relative_rank(strongerSide, pawnSq) < relative_rank(strongerSide, weakerKingSq)
820       && (   opposite_colors(weakerKingSq, strongerBishopSq)
821           || relative_rank(strongerSide, weakerKingSq) <= RANK_6))
822       return SCALE_FACTOR_DRAW;
823
824   return SCALE_FACTOR_NONE;
825 }
826
827
828 /// K, knight and a pawn vs K. There is a single rule: If the pawn is a rook pawn
829 /// on the 7th rank and the defending king prevents the pawn from advancing, the
830 /// position is drawn.
831 template<>
832 ScaleFactor Endgame<KNPK>::operator()(const Position& pos) const {
833
834   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == KnightValueMidgame);
835   assert(pos.piece_count(strongerSide, KNIGHT) == 1);
836   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 1);
837   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == VALUE_ZERO);
838   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
839
840   Square pawnSq = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[0];
841   Square weakerKingSq = pos.king_square(weakerSide);
842
843   if (   pawnSq == relative_square(strongerSide, SQ_A7)
844       && square_distance(weakerKingSq, relative_square(strongerSide, SQ_A8)) <= 1)
845       return SCALE_FACTOR_DRAW;
846
847   if (   pawnSq == relative_square(strongerSide, SQ_H7)
848       && square_distance(weakerKingSq, relative_square(strongerSide, SQ_H8)) <= 1)
849       return SCALE_FACTOR_DRAW;
850
851   return SCALE_FACTOR_NONE;
852 }
853
854
855 /// K and a pawn vs K and a pawn. This is done by removing the weakest side's
856 /// pawn and probing the KP vs K bitbase: If the weakest side has a draw without
857 /// the pawn, she probably has at least a draw with the pawn as well. The exception
858 /// is when the stronger side's pawn is far advanced and not on a rook file; in
859 /// this case it is often possible to win (e.g. 8/4k3/3p4/3P4/6K1/8/8/8 w - - 0 1).
860 template<>
861 ScaleFactor Endgame<KPKP>::operator()(const Position& pos) const {
862
863   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == VALUE_ZERO);
864   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == VALUE_ZERO);
865   assert(pos.piece_count(WHITE, PAWN) == 1);
866   assert(pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
867
868   Square wksq = pos.king_square(strongerSide);
869   Square bksq = pos.king_square(weakerSide);
870   Square wpsq = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[0];
871   Color stm = pos.side_to_move();
872
873   if (strongerSide == BLACK)
874   {
875       wksq = ~wksq;
876       bksq = ~bksq;
877       wpsq = ~wpsq;
878       stm  = ~stm;
879   }
880
881   if (file_of(wpsq) >= FILE_E)
882   {
883       wksq = mirror(wksq);
884       bksq = mirror(bksq);
885       wpsq = mirror(wpsq);
886   }
887
888   // If the pawn has advanced to the fifth rank or further, and is not a
889   // rook pawn, it's too dangerous to assume that it's at least a draw.
890   if (   rank_of(wpsq) >= RANK_5
891       && file_of(wpsq) != FILE_A)
892       return SCALE_FACTOR_NONE;
893
894   // Probe the KPK bitbase with the weakest side's pawn removed. If it's a draw,
895   // it's probably at least a draw even with the pawn.
896   return probe_kpk_bitbase(wksq, wpsq, bksq, stm) ? SCALE_FACTOR_NONE : SCALE_FACTOR_DRAW;
897 }