Extend discovered checks regardless of SEE
[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) 2015-2019 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   constexpr 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   constexpr int PushToCorners[SQUARE_NB] = {
48      6400, 6080, 5760, 5440, 5120, 4800, 4480, 4160,
49      6080, 5760, 5440, 5120, 4800, 4480, 4160, 4480,
50      5760, 5440, 4960, 4480, 4480, 4000, 4480, 4800,
51      5440, 5120, 4480, 3840, 3520, 4480, 4800, 5120,
52      5120, 4800, 4480, 3520, 3840, 4480, 5120, 5440,
53      4800, 4480, 4000, 4480, 4480, 4960, 5440, 5760,
54      4480, 4160, 4480, 4800, 5120, 5440, 5760, 6080,
55      4160, 4480, 4800, 5120, 5440, 5760, 6080, 6400
56   };
57
58   // Tables used to drive a piece towards or away from another piece
59   constexpr int PushClose[8] = { 0, 0, 100, 80, 60, 40, 20, 10 };
60   constexpr int PushAway [8] = { 0, 5, 20, 40, 60, 80, 90, 100 };
61
62   // Pawn Rank based scaling factors used in KRPPKRP endgame
63   constexpr 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 /// Mate with KX vs K. This function is used to evaluate positions with
90 /// king and plenty of material vs a lone king. It simply gives the
91 /// attacking side a bonus for driving the defending king towards the edge
92 /// of the board, and for keeping the distance between the two kings small.
93 template<>
94 Value Endgame<KXK>::operator()(const Position& pos) const {
95
96   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
97   assert(!pos.checkers()); // Eval is never called when in check
98
99   // Stalemate detection with lone king
100   if (pos.side_to_move() == weakSide && !MoveList<LEGAL>(pos).size())
101       return VALUE_DRAW;
102
103   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
104   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
105
106   Value result =  pos.non_pawn_material(strongSide)
107                 + pos.count<PAWN>(strongSide) * PawnValueEg
108                 + PushToEdges[loserKSq]
109                 + PushClose[distance(winnerKSq, loserKSq)];
110
111   if (   pos.count<QUEEN>(strongSide)
112       || pos.count<ROOK>(strongSide)
113       ||(pos.count<BISHOP>(strongSide) && pos.count<KNIGHT>(strongSide))
114       || (   (pos.pieces(strongSide, BISHOP) & ~DarkSquares)
115           && (pos.pieces(strongSide, BISHOP) &  DarkSquares)))
116       result = std::min(result + VALUE_KNOWN_WIN, VALUE_MATE_IN_MAX_PLY - 1);
117
118   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
119 }
120
121
122 /// Mate with KBN vs K. This is similar to KX vs K, but we have to drive the
123 /// defending king towards a corner square that our bishop attacks.
124 template<>
125 Value Endgame<KBNK>::operator()(const Position& pos) const {
126
127   assert(verify_material(pos, strongSide, KnightValueMg + BishopValueMg, 0));
128   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
129
130   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
131   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
132   Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
133
134   // If our Bishop does not attack A1/H8, we flip the enemy king square
135   // to drive to opposite corners (A8/H1).
136
137   Value result =  VALUE_KNOWN_WIN
138                 + PushClose[distance(winnerKSq, loserKSq)]
139                 + PushToCorners[opposite_colors(bishopSq, SQ_A1) ? ~loserKSq : loserKSq];
140
141   assert(abs(result) < VALUE_MATE_IN_MAX_PLY);
142   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
143 }
144
145
146 /// KP vs K. This endgame is evaluated with the help of a bitbase.
147 template<>
148 Value Endgame<KPK>::operator()(const Position& pos) const {
149
150   assert(verify_material(pos, strongSide, VALUE_ZERO, 1));
151   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
152
153   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
154   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
155   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
156   Square psq  = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
157
158   Color us = strongSide == pos.side_to_move() ? WHITE : BLACK;
159
160   if (!Bitbases::probe(wksq, psq, bksq, us))
161       return VALUE_DRAW;
162
163   Value result = VALUE_KNOWN_WIN + PawnValueEg + Value(rank_of(psq));
164
165   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
166 }
167
168
169 /// KR vs KP. This is a somewhat tricky endgame to evaluate precisely without
170 /// a bitbase. The function below returns drawish scores when the pawn is
171 /// far advanced with support of the king, while the attacking king is far
172 /// away.
173 template<>
174 Value Endgame<KRKP>::operator()(const Position& pos) const {
175
176   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
177   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 1));
178
179   Square wksq = relative_square(strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
180   Square bksq = relative_square(strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
181   Square rsq  = relative_square(strongSide, pos.square<ROOK>(strongSide));
182   Square psq  = relative_square(strongSide, pos.square<PAWN>(weakSide));
183
184   Square queeningSq = make_square(file_of(psq), RANK_1);
185   Value result;
186
187   // If the stronger side's king is in front of the pawn, it's a win
188   if (forward_file_bb(WHITE, wksq) & psq)
189       result = RookValueEg - distance(wksq, psq);
190
191   // If the weaker side's king is too far from the pawn and the rook,
192   // it's a win.
193   else if (   distance(bksq, psq) >= 3 + (pos.side_to_move() == weakSide)
194            && distance(bksq, rsq) >= 3)
195       result = RookValueEg - distance(wksq, psq);
196
197   // If the pawn is far advanced and supported by the defending king,
198   // the position is drawish
199   else if (   rank_of(bksq) <= RANK_3
200            && distance(bksq, psq) == 1
201            && rank_of(wksq) >= RANK_4
202            && distance(wksq, psq) > 2 + (pos.side_to_move() == strongSide))
203       result = Value(80) - 8 * distance(wksq, psq);
204
205   else
206       result =  Value(200) - 8 * (  distance(wksq, psq + SOUTH)
207                                   - distance(bksq, psq + SOUTH)
208                                   - distance(psq, queeningSq));
209
210   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
211 }
212
213
214 /// KR vs KB. This is very simple, and always returns drawish scores. The
215 /// score is slightly bigger when the defending king is close to the edge.
216 template<>
217 Value Endgame<KRKB>::operator()(const Position& pos) const {
218
219   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
220   assert(verify_material(pos, weakSide, BishopValueMg, 0));
221
222   Value result = Value(PushToEdges[pos.square<KING>(weakSide)]);
223   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
224 }
225
226
227 /// KR vs KN. The attacking side has slightly better winning chances than
228 /// in KR vs KB, particularly if the king and the knight are far apart.
229 template<>
230 Value Endgame<KRKN>::operator()(const Position& pos) const {
231
232   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
233   assert(verify_material(pos, weakSide, KnightValueMg, 0));
234
235   Square bksq = pos.square<KING>(weakSide);
236   Square bnsq = pos.square<KNIGHT>(weakSide);
237   Value result = Value(PushToEdges[bksq] + PushAway[distance(bksq, bnsq)]);
238   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
239 }
240
241
242 /// KQ vs KP. In general, this is a win for the stronger side, but there are a
243 /// few important exceptions. A pawn on 7th rank and on the A,C,F or H files
244 /// with a king positioned next to it can be a draw, so in that case, we only
245 /// use the distance between the kings.
246 template<>
247 Value Endgame<KQKP>::operator()(const Position& pos) const {
248
249   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
250   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 1));
251
252   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
253   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
254   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(weakSide);
255
256   Value result = Value(PushClose[distance(winnerKSq, loserKSq)]);
257
258   if (   relative_rank(weakSide, pawnSq) != RANK_7
259       || distance(loserKSq, pawnSq) != 1
260       || !((FileABB | FileCBB | FileFBB | FileHBB) & pawnSq))
261       result += QueenValueEg - PawnValueEg;
262
263   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
264 }
265
266
267 /// KQ vs KR.  This is almost identical to KX vs K:  We give the attacking
268 /// king a bonus for having the kings close together, and for forcing the
269 /// defending king towards the edge. If we also take care to avoid null move for
270 /// the defending side in the search, this is usually sufficient to win KQ vs KR.
271 template<>
272 Value Endgame<KQKR>::operator()(const Position& pos) const {
273
274   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
275   assert(verify_material(pos, weakSide, RookValueMg, 0));
276
277   Square winnerKSq = pos.square<KING>(strongSide);
278   Square loserKSq = pos.square<KING>(weakSide);
279
280   Value result =  QueenValueEg
281                 - RookValueEg
282                 + PushToEdges[loserKSq]
283                 + PushClose[distance(winnerKSq, loserKSq)];
284
285   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
286 }
287
288
289 /// Some cases of trivial draws
290 template<> Value Endgame<KNNK>::operator()(const Position&) const { return VALUE_DRAW; }
291
292
293 /// KB and one or more pawns vs K. It checks for draws with rook pawns and
294 /// a bishop of the wrong color. If such a draw is detected, SCALE_FACTOR_DRAW
295 /// is returned. If not, the return value is SCALE_FACTOR_NONE, i.e. no scaling
296 /// will be used.
297 template<>
298 ScaleFactor Endgame<KBPsK>::operator()(const Position& pos) const {
299
300   assert(pos.non_pawn_material(strongSide) == BishopValueMg);
301   assert(pos.count<PAWN>(strongSide) >= 1);
302
303   // No assertions about the material of weakSide, because we want draws to
304   // be detected even when the weaker side has some pawns.
305
306   Bitboard pawns = pos.pieces(strongSide, PAWN);
307   File pawnsFile = file_of(lsb(pawns));
308
309   // All pawns are on a single rook file?
310   if (    (pawnsFile == FILE_A || pawnsFile == FILE_H)
311       && !(pawns & ~file_bb(pawnsFile)))
312   {
313       Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
314       Square queeningSq = relative_square(strongSide, make_square(pawnsFile, RANK_8));
315       Square kingSq = pos.square<KING>(weakSide);
316
317       if (   opposite_colors(queeningSq, bishopSq)
318           && distance(queeningSq, kingSq) <= 1)
319           return SCALE_FACTOR_DRAW;
320   }
321
322   // If all the pawns are on the same B or G file, then it's potentially a draw
323   if (    (pawnsFile == FILE_B || pawnsFile == FILE_G)
324       && !(pos.pieces(PAWN) & ~file_bb(pawnsFile))
325       && pos.non_pawn_material(weakSide) == 0
326       && pos.count<PAWN>(weakSide) >= 1)
327   {
328       // Get weakSide pawn that is closest to the home rank
329       Square weakPawnSq = backmost_sq(weakSide, pos.pieces(weakSide, PAWN));
330
331       Square strongKingSq = pos.square<KING>(strongSide);
332       Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
333       Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
334
335       // There's potential for a draw if our pawn is blocked on the 7th rank,
336       // the bishop cannot attack it or they only have one pawn left
337       if (   relative_rank(strongSide, weakPawnSq) == RANK_7
338           && (pos.pieces(strongSide, PAWN) & (weakPawnSq + pawn_push(weakSide)))
339           && (opposite_colors(bishopSq, weakPawnSq) || pos.count<PAWN>(strongSide) == 1))
340       {
341           int strongKingDist = distance(weakPawnSq, strongKingSq);
342           int weakKingDist = distance(weakPawnSq, weakKingSq);
343
344           // It's a draw if the weak king is on its back two ranks, within 2
345           // squares of the blocking pawn and the strong king is not
346           // closer. (I think this rule only fails in practically
347           // unreachable positions such as 5k1K/6p1/6P1/8/8/3B4/8/8 w
348           // and positions where qsearch will immediately correct the
349           // problem such as 8/4k1p1/6P1/1K6/3B4/8/8/8 w)
350           if (   relative_rank(strongSide, weakKingSq) >= RANK_7
351               && weakKingDist <= 2
352               && weakKingDist <= strongKingDist)
353               return SCALE_FACTOR_DRAW;
354       }
355   }
356
357   return SCALE_FACTOR_NONE;
358 }
359
360
361 /// KQ vs KR and one or more pawns. It tests for fortress draws with a rook on
362 /// the third rank defended by a pawn.
363 template<>
364 ScaleFactor Endgame<KQKRPs>::operator()(const Position& pos) const {
365
366   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
367   assert(pos.count<ROOK>(weakSide) == 1);
368   assert(pos.count<PAWN>(weakSide) >= 1);
369
370   Square kingSq = pos.square<KING>(weakSide);
371   Square rsq = pos.square<ROOK>(weakSide);
372
373   if (    relative_rank(weakSide, kingSq) <= RANK_2
374       &&  relative_rank(weakSide, pos.square<KING>(strongSide)) >= RANK_4
375       &&  relative_rank(weakSide, rsq) == RANK_3
376       && (  pos.pieces(weakSide, PAWN)
377           & pos.attacks_from<KING>(kingSq)
378           & pos.attacks_from<PAWN>(rsq, strongSide)))
379           return SCALE_FACTOR_DRAW;
380
381   return SCALE_FACTOR_NONE;
382 }
383
384
385 /// KRP vs KR. This function knows a handful of the most important classes of
386 /// drawn positions, but is far from perfect. It would probably be a good idea
387 /// to add more knowledge in the future.
388 ///
389 /// It would also be nice to rewrite the actual code for this function,
390 /// which is mostly copied from Glaurung 1.x, and isn't very pretty.
391 template<>
392 ScaleFactor Endgame<KRPKR>::operator()(const Position& pos) const {
393
394   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 1));
395   assert(verify_material(pos, weakSide,   RookValueMg, 0));
396
397   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
398   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
399   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
400   Square wrsq = normalize(pos, strongSide, pos.square<ROOK>(strongSide));
401   Square wpsq = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
402   Square brsq = normalize(pos, strongSide, pos.square<ROOK>(weakSide));
403
404   File f = file_of(wpsq);
405   Rank r = rank_of(wpsq);
406   Square queeningSq = make_square(f, RANK_8);
407   int tempo = (pos.side_to_move() == strongSide);
408
409   // If the pawn is not too far advanced and the defending king defends the
410   // queening square, use the third-rank defence.
411   if (   r <= RANK_5
412       && distance(bksq, queeningSq) <= 1
413       && wksq <= SQ_H5
414       && (rank_of(brsq) == RANK_6 || (r <= RANK_3 && rank_of(wrsq) != RANK_6)))
415       return SCALE_FACTOR_DRAW;
416
417   // The defending side saves a draw by checking from behind in case the pawn
418   // has advanced to the 6th rank with the king behind.
419   if (   r == RANK_6
420       && distance(bksq, queeningSq) <= 1
421       && rank_of(wksq) + tempo <= RANK_6
422       && (rank_of(brsq) == RANK_1 || (!tempo && distance<File>(brsq, wpsq) >= 3)))
423       return SCALE_FACTOR_DRAW;
424
425   if (   r >= RANK_6
426       && bksq == queeningSq
427       && rank_of(brsq) == RANK_1
428       && (!tempo || distance(wksq, wpsq) >= 2))
429       return SCALE_FACTOR_DRAW;
430
431   // White pawn on a7 and rook on a8 is a draw if black's king is on g7 or h7
432   // and the black rook is behind the pawn.
433   if (   wpsq == SQ_A7
434       && wrsq == SQ_A8
435       && (bksq == SQ_H7 || bksq == SQ_G7)
436       && file_of(brsq) == FILE_A
437       && (rank_of(brsq) <= RANK_3 || file_of(wksq) >= FILE_D || rank_of(wksq) <= RANK_5))
438       return SCALE_FACTOR_DRAW;
439
440   // If the defending king blocks the pawn and the attacking king is too far
441   // away, it's a draw.
442   if (   r <= RANK_5
443       && bksq == wpsq + NORTH
444       && distance(wksq, wpsq) - tempo >= 2
445       && distance(wksq, brsq) - tempo >= 2)
446       return SCALE_FACTOR_DRAW;
447
448   // Pawn on the 7th rank supported by the rook from behind usually wins if the
449   // attacking king is closer to the queening square than the defending king,
450   // and the defending king cannot gain tempi by threatening the attacking rook.
451   if (   r == RANK_7
452       && f != FILE_A
453       && file_of(wrsq) == f
454       && wrsq != queeningSq
455       && (distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, queeningSq) - 2 + tempo)
456       && (distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, wrsq) + tempo))
457       return ScaleFactor(SCALE_FACTOR_MAX - 2 * distance(wksq, queeningSq));
458
459   // Similar to the above, but with the pawn further back
460   if (   f != FILE_A
461       && file_of(wrsq) == f
462       && wrsq < wpsq
463       && (distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, queeningSq) - 2 + tempo)
464       && (distance(wksq, wpsq + NORTH) < distance(bksq, wpsq + NORTH) - 2 + tempo)
465       && (  distance(bksq, wrsq) + tempo >= 3
466           || (    distance(wksq, queeningSq) < distance(bksq, wrsq) + tempo
467               && (distance(wksq, wpsq + NORTH) < distance(bksq, wrsq) + tempo))))
468       return ScaleFactor(  SCALE_FACTOR_MAX
469                          - 8 * distance(wpsq, queeningSq)
470                          - 2 * distance(wksq, queeningSq));
471
472   // If the pawn is not far advanced and the defending king is somewhere in
473   // the pawn's path, it's probably a draw.
474   if (r <= RANK_4 && bksq > wpsq)
475   {
476       if (file_of(bksq) == file_of(wpsq))
477           return ScaleFactor(10);
478       if (   distance<File>(bksq, wpsq) == 1
479           && distance(wksq, bksq) > 2)
480           return ScaleFactor(24 - 2 * distance(wksq, bksq));
481   }
482   return SCALE_FACTOR_NONE;
483 }
484
485 template<>
486 ScaleFactor Endgame<KRPKB>::operator()(const Position& pos) const {
487
488   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 1));
489   assert(verify_material(pos, weakSide, BishopValueMg, 0));
490
491   // Test for a rook pawn
492   if (pos.pieces(PAWN) & (FileABB | FileHBB))
493   {
494       Square ksq = pos.square<KING>(weakSide);
495       Square bsq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
496       Square psq = pos.square<PAWN>(strongSide);
497       Rank rk = relative_rank(strongSide, psq);
498       Direction push = pawn_push(strongSide);
499
500       // If the pawn is on the 5th rank and the pawn (currently) is on
501       // the same color square as the bishop then there is a chance of
502       // a fortress. Depending on the king position give a moderate
503       // reduction or a stronger one if the defending king is near the
504       // corner but not trapped there.
505       if (rk == RANK_5 && !opposite_colors(bsq, psq))
506       {
507           int d = distance(psq + 3 * push, ksq);
508
509           if (d <= 2 && !(d == 0 && ksq == pos.square<KING>(strongSide) + 2 * push))
510               return ScaleFactor(24);
511           else
512               return ScaleFactor(48);
513       }
514
515       // When the pawn has moved to the 6th rank we can be fairly sure
516       // it's drawn if the bishop attacks the square in front of the
517       // pawn from a reasonable distance and the defending king is near
518       // the corner
519       if (   rk == RANK_6
520           && distance(psq + 2 * push, ksq) <= 1
521           && (PseudoAttacks[BISHOP][bsq] & (psq + push))
522           && distance<File>(bsq, psq) >= 2)
523           return ScaleFactor(8);
524   }
525
526   return SCALE_FACTOR_NONE;
527 }
528
529 /// KRPP vs KRP. There is just a single rule: if the stronger side has no passed
530 /// pawns and the defending king is actively placed, the position is drawish.
531 template<>
532 ScaleFactor Endgame<KRPPKRP>::operator()(const Position& pos) const {
533
534   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 2));
535   assert(verify_material(pos, weakSide,   RookValueMg, 1));
536
537   Square wpsq1 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[0];
538   Square wpsq2 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[1];
539   Square bksq = pos.square<KING>(weakSide);
540
541   // Does the stronger side have a passed pawn?
542   if (pos.pawn_passed(strongSide, wpsq1) || pos.pawn_passed(strongSide, wpsq2))
543       return SCALE_FACTOR_NONE;
544
545   Rank r = std::max(relative_rank(strongSide, wpsq1), relative_rank(strongSide, wpsq2));
546
547   if (   distance<File>(bksq, wpsq1) <= 1
548       && distance<File>(bksq, wpsq2) <= 1
549       && relative_rank(strongSide, bksq) > r)
550   {
551       assert(r > RANK_1 && r < RANK_7);
552       return ScaleFactor(KRPPKRPScaleFactors[r]);
553   }
554   return SCALE_FACTOR_NONE;
555 }
556
557
558 /// K and two or more pawns vs K. There is just a single rule here: If all pawns
559 /// are on the same rook file and are blocked by the defending king, it's a draw.
560 template<>
561 ScaleFactor Endgame<KPsK>::operator()(const Position& pos) const {
562
563   assert(pos.non_pawn_material(strongSide) == VALUE_ZERO);
564   assert(pos.count<PAWN>(strongSide) >= 2);
565   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
566
567   Square ksq = pos.square<KING>(weakSide);
568   Bitboard pawns = pos.pieces(strongSide, PAWN);
569
570   // If all pawns are ahead of the king, on a single rook file and
571   // the king is within one file of the pawns, it's a draw.
572   if (   !(pawns & ~forward_ranks_bb(weakSide, ksq))
573       && !((pawns & ~FileABB) && (pawns & ~FileHBB))
574       &&  distance<File>(ksq, lsb(pawns)) <= 1)
575       return SCALE_FACTOR_DRAW;
576
577   return SCALE_FACTOR_NONE;
578 }
579
580
581 /// KBP vs KB. There are two rules: if the defending king is somewhere along the
582 /// path of the pawn, and the square of the king is not of the same color as the
583 /// stronger side's bishop, it's a draw. If the two bishops have opposite color,
584 /// it's almost always a draw.
585 template<>
586 ScaleFactor Endgame<KBPKB>::operator()(const Position& pos) const {
587
588   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 1));
589   assert(verify_material(pos, weakSide,   BishopValueMg, 0));
590
591   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(strongSide);
592   Square strongBishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
593   Square weakBishopSq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
594   Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
595
596   // Case 1: Defending king blocks the pawn, and cannot be driven away
597   if (   file_of(weakKingSq) == file_of(pawnSq)
598       && relative_rank(strongSide, pawnSq) < relative_rank(strongSide, weakKingSq)
599       && (   opposite_colors(weakKingSq, strongBishopSq)
600           || relative_rank(strongSide, weakKingSq) <= RANK_6))
601       return SCALE_FACTOR_DRAW;
602
603   // Case 2: Opposite colored bishops
604   if (opposite_colors(strongBishopSq, weakBishopSq))
605       return SCALE_FACTOR_DRAW;
606
607   return SCALE_FACTOR_NONE;
608 }
609
610
611 /// KBPP vs KB. It detects a few basic draws with opposite-colored bishops
612 template<>
613 ScaleFactor Endgame<KBPPKB>::operator()(const Position& pos) const {
614
615   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 2));
616   assert(verify_material(pos, weakSide,   BishopValueMg, 0));
617
618   Square wbsq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
619   Square bbsq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
620
621   if (!opposite_colors(wbsq, bbsq))
622       return SCALE_FACTOR_NONE;
623
624   Square ksq = pos.square<KING>(weakSide);
625   Square psq1 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[0];
626   Square psq2 = pos.squares<PAWN>(strongSide)[1];
627   Rank r1 = rank_of(psq1);
628   Rank r2 = rank_of(psq2);
629   Square blockSq1, blockSq2;
630
631   if (relative_rank(strongSide, psq1) > relative_rank(strongSide, psq2))
632   {
633       blockSq1 = psq1 + pawn_push(strongSide);
634       blockSq2 = make_square(file_of(psq2), rank_of(psq1));
635   }
636   else
637   {
638       blockSq1 = psq2 + pawn_push(strongSide);
639       blockSq2 = make_square(file_of(psq1), rank_of(psq2));
640   }
641
642   switch (distance<File>(psq1, psq2))
643   {
644   case 0:
645     // Both pawns are on the same file. It's an easy draw if the defender firmly
646     // controls some square in the frontmost pawn's path.
647     if (   file_of(ksq) == file_of(blockSq1)
648         && relative_rank(strongSide, ksq) >= relative_rank(strongSide, blockSq1)
649         && opposite_colors(ksq, wbsq))
650         return SCALE_FACTOR_DRAW;
651     else
652         return SCALE_FACTOR_NONE;
653
654   case 1:
655     // Pawns on adjacent files. It's a draw if the defender firmly controls the
656     // square in front of the frontmost pawn's path, and the square diagonally
657     // behind this square on the file of the other pawn.
658     if (   ksq == blockSq1
659         && opposite_colors(ksq, wbsq)
660         && (   bbsq == blockSq2
661             || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq2) & pos.pieces(weakSide, BISHOP))
662             || distance(r1, r2) >= 2))
663         return SCALE_FACTOR_DRAW;
664
665     else if (   ksq == blockSq2
666              && opposite_colors(ksq, wbsq)
667              && (   bbsq == blockSq1
668                  || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq1) & pos.pieces(weakSide, BISHOP))))
669         return SCALE_FACTOR_DRAW;
670     else
671         return SCALE_FACTOR_NONE;
672
673   default:
674     // The pawns are not on the same file or adjacent files. No scaling.
675     return SCALE_FACTOR_NONE;
676   }
677 }
678
679
680 /// KBP vs KN. There is a single rule: If the defending king is somewhere along
681 /// the path of the pawn, and the square of the king is not of the same color as
682 /// the stronger side's bishop, it's a draw.
683 template<>
684 ScaleFactor Endgame<KBPKN>::operator()(const Position& pos) const {
685
686   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 1));
687   assert(verify_material(pos, weakSide, KnightValueMg, 0));
688
689   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(strongSide);
690   Square strongBishopSq = pos.square<BISHOP>(strongSide);
691   Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
692
693   if (   file_of(weakKingSq) == file_of(pawnSq)
694       && relative_rank(strongSide, pawnSq) < relative_rank(strongSide, weakKingSq)
695       && (   opposite_colors(weakKingSq, strongBishopSq)
696           || relative_rank(strongSide, weakKingSq) <= RANK_6))
697       return SCALE_FACTOR_DRAW;
698
699   return SCALE_FACTOR_NONE;
700 }
701
702
703 /// KNP vs K. There is a single rule: if the pawn is a rook pawn on the 7th rank
704 /// and the defending king prevents the pawn from advancing, the position is drawn.
705 template<>
706 ScaleFactor Endgame<KNPK>::operator()(const Position& pos) const {
707
708   assert(verify_material(pos, strongSide, KnightValueMg, 1));
709   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
710
711   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
712   Square pawnSq     = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
713   Square weakKingSq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
714
715   if (pawnSq == SQ_A7 && distance(SQ_A8, weakKingSq) <= 1)
716       return SCALE_FACTOR_DRAW;
717
718   return SCALE_FACTOR_NONE;
719 }
720
721
722 /// KNP vs KB. If knight can block bishop from taking pawn, it's a win.
723 /// Otherwise the position is drawn.
724 template<>
725 ScaleFactor Endgame<KNPKB>::operator()(const Position& pos) const {
726
727   assert(verify_material(pos, strongSide, KnightValueMg, 1));
728   assert(verify_material(pos, weakSide, BishopValueMg, 0));
729
730   Square pawnSq = pos.square<PAWN>(strongSide);
731   Square bishopSq = pos.square<BISHOP>(weakSide);
732   Square weakKingSq = pos.square<KING>(weakSide);
733
734   // King needs to get close to promoting pawn to prevent knight from blocking.
735   // Rules for this are very tricky, so just approximate.
736   if (forward_file_bb(strongSide, pawnSq) & pos.attacks_from<BISHOP>(bishopSq))
737       return ScaleFactor(distance(weakKingSq, pawnSq));
738
739   return SCALE_FACTOR_NONE;
740 }
741
742
743 /// KP vs KP. This is done by removing the weakest side's pawn and probing the
744 /// KP vs K bitbase: If the weakest side has a draw without the pawn, it probably
745 /// has at least a draw with the pawn as well. The exception is when the stronger
746 /// side's pawn is far advanced and not on a rook file; in this case it is often
747 /// possible to win (e.g. 8/4k3/3p4/3P4/6K1/8/8/8 w - - 0 1).
748 template<>
749 ScaleFactor Endgame<KPKP>::operator()(const Position& pos) const {
750
751   assert(verify_material(pos, strongSide, VALUE_ZERO, 1));
752   assert(verify_material(pos, weakSide,   VALUE_ZERO, 1));
753
754   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
755   Square wksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
756   Square bksq = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
757   Square psq  = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
758
759   Color us = strongSide == pos.side_to_move() ? WHITE : BLACK;
760
761   // If the pawn has advanced to the fifth rank or further, and is not a
762   // rook pawn, it's too dangerous to assume that it's at least a draw.
763   if (rank_of(psq) >= RANK_5 && file_of(psq) != FILE_A)
764       return SCALE_FACTOR_NONE;
765
766   // Probe the KPK bitbase with the weakest side's pawn removed. If it's a draw,
767   // it's probably at least a draw even with the pawn.
768   return Bitbases::probe(wksq, psq, bksq, us) ? SCALE_FACTOR_NONE : SCALE_FACTOR_DRAW;
769 }