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