Better use STL algorithms in Endgame functions
[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) 2008-2010 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 "pawns.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, 0).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   typedef typename eg_family<E>::type T;
120
121   map((T*)0)[key(code, WHITE)] = new Endgame<E>(WHITE);
122   map((T*)0)[key(code, BLACK)] = new Endgame<E>(BLACK);
123 }
124
125
126 /// Mate with KX vs K. This function is used to evaluate positions with
127 /// King and plenty of material vs a lone king. It simply gives the
128 /// attacking side a bonus for driving the defending king towards the edge
129 /// of the board, and for keeping the distance between the two kings small.
130 template<>
131 Value Endgame<KXK>::operator()(const Position& pos) const {
132
133   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == VALUE_ZERO);
134   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == VALUE_ZERO);
135
136   Square winnerKSq = pos.king_square(strongerSide);
137   Square loserKSq = pos.king_square(weakerSide);
138
139   Value result =   pos.non_pawn_material(strongerSide)
140                  + pos.piece_count(strongerSide, PAWN) * PawnValueEndgame
141                  + MateTable[loserKSq]
142                  + DistanceBonus[square_distance(winnerKSq, loserKSq)];
143
144   if (   pos.piece_count(strongerSide, QUEEN)
145       || pos.piece_count(strongerSide, ROOK)
146       || pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) > 1)
147       // TODO: check for two equal-colored bishops!
148       result += VALUE_KNOWN_WIN;
149
150   return strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
151 }
152
153
154 /// Mate with KBN vs K. This is similar to KX vs K, but we have to drive the
155 /// defending king towards a corner square of the right color.
156 template<>
157 Value Endgame<KBNK>::operator()(const Position& pos) const {
158
159   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == VALUE_ZERO);
160   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == VALUE_ZERO);
161   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == KnightValueMidgame + BishopValueMidgame);
162   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 1);
163   assert(pos.piece_count(strongerSide, KNIGHT) == 1);
164   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
165
166   Square winnerKSq = pos.king_square(strongerSide);
167   Square loserKSq = pos.king_square(weakerSide);
168   Square bishopSquare = pos.piece_list(strongerSide, BISHOP)[0];
169
170   // kbnk_mate_table() tries to drive toward corners A1 or H8,
171   // if we have a bishop that cannot reach the above squares we
172   // mirror the kings so to drive enemy toward corners A8 or H1.
173   if (opposite_colors(bishopSquare, SQ_A1))
174   {
175       winnerKSq = mirror(winnerKSq);
176       loserKSq = mirror(loserKSq);
177   }
178
179   Value result =  VALUE_KNOWN_WIN
180                 + DistanceBonus[square_distance(winnerKSq, loserKSq)]
181                 + KBNKMateTable[loserKSq];
182
183   return strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
184 }
185
186
187 /// KP vs K. This endgame is evaluated with the help of a bitbase.
188 template<>
189 Value Endgame<KPK>::operator()(const Position& pos) const {
190
191   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == VALUE_ZERO);
192   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == VALUE_ZERO);
193   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 1);
194   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
195
196   Square wksq, bksq, wpsq;
197   Color stm;
198
199   if (strongerSide == WHITE)
200   {
201       wksq = pos.king_square(WHITE);
202       bksq = pos.king_square(BLACK);
203       wpsq = pos.piece_list(WHITE, PAWN)[0];
204       stm = pos.side_to_move();
205   }
206   else
207   {
208       wksq = flip(pos.king_square(BLACK));
209       bksq = flip(pos.king_square(WHITE));
210       wpsq = flip(pos.piece_list(BLACK, PAWN)[0]);
211       stm = flip(pos.side_to_move());
212   }
213
214   if (file_of(wpsq) >= FILE_E)
215   {
216       wksq = mirror(wksq);
217       bksq = mirror(bksq);
218       wpsq = mirror(wpsq);
219   }
220
221   if (!probe_kpk_bitbase(wksq, wpsq, bksq, stm))
222       return VALUE_DRAW;
223
224   Value result =  VALUE_KNOWN_WIN
225                 + PawnValueEndgame
226                 + Value(rank_of(wpsq));
227
228   return strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
229 }
230
231
232 /// KR vs KP. This is a somewhat tricky endgame to evaluate precisely without
233 /// a bitbase. The function below returns drawish scores when the pawn is
234 /// far advanced with support of the king, while the attacking king is far
235 /// away.
236 template<>
237 Value Endgame<KRKP>::operator()(const Position& pos) const {
238
239   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMidgame);
240   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
241   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == 0);
242   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 1);
243
244   Square wksq, wrsq, bksq, bpsq;
245   int tempo = (pos.side_to_move() == strongerSide);
246
247   wksq = pos.king_square(strongerSide);
248   wrsq = pos.piece_list(strongerSide, ROOK)[0];
249   bksq = pos.king_square(weakerSide);
250   bpsq = pos.piece_list(weakerSide, PAWN)[0];
251
252   if (strongerSide == BLACK)
253   {
254       wksq = flip(wksq);
255       wrsq = flip(wrsq);
256       bksq = flip(bksq);
257       bpsq = flip(bpsq);
258   }
259
260   Square queeningSq = make_square(file_of(bpsq), RANK_1);
261   Value result;
262
263   // If the stronger side's king is in front of the pawn, it's a win
264   if (wksq < bpsq && file_of(wksq) == file_of(bpsq))
265       result = RookValueEndgame - Value(square_distance(wksq, bpsq));
266
267   // If the weaker side's king is too far from the pawn and the rook,
268   // it's a win
269   else if (   square_distance(bksq, bpsq) - (tempo ^ 1) >= 3
270            && square_distance(bksq, wrsq) >= 3)
271       result = RookValueEndgame - Value(square_distance(wksq, bpsq));
272
273   // If the pawn is far advanced and supported by the defending king,
274   // the position is drawish
275   else if (   rank_of(bksq) <= RANK_3
276            && square_distance(bksq, bpsq) == 1
277            && rank_of(wksq) >= RANK_4
278            && square_distance(wksq, bpsq) - tempo > 2)
279       result = Value(80 - square_distance(wksq, bpsq) * 8);
280
281   else
282       result =  Value(200)
283               - Value(square_distance(wksq, bpsq + DELTA_S) * 8)
284               + Value(square_distance(bksq, bpsq + DELTA_S) * 8)
285               + Value(square_distance(bpsq, queeningSq) * 8);
286
287   return strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
288 }
289
290
291 /// KR vs KB. This is very simple, and always returns drawish scores.  The
292 /// score is slightly bigger when the defending king is close to the edge.
293 template<>
294 Value Endgame<KRKB>::operator()(const Position& pos) const {
295
296   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMidgame);
297   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
298   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == BishopValueMidgame);
299   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
300   assert(pos.piece_count(weakerSide, BISHOP) == 1);
301
302   Value result = Value(MateTable[pos.king_square(weakerSide)]);
303   return strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
304 }
305
306
307 /// KR vs KN.  The attacking side has slightly better winning chances than
308 /// in KR vs KB, particularly if the king and the knight are far apart.
309 template<>
310 Value Endgame<KRKN>::operator()(const Position& pos) const {
311
312   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMidgame);
313   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
314   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == KnightValueMidgame);
315   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
316   assert(pos.piece_count(weakerSide, KNIGHT) == 1);
317
318   const int penalty[8] = { 0, 10, 14, 20, 30, 42, 58, 80 };
319
320   Square bksq = pos.king_square(weakerSide);
321   Square bnsq = pos.piece_list(weakerSide, KNIGHT)[0];
322   Value result = Value(MateTable[bksq] + penalty[square_distance(bksq, bnsq)]);
323   return strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
324 }
325
326
327 /// KQ vs KR.  This is almost identical to KX vs K:  We give the attacking
328 /// king a bonus for having the kings close together, and for forcing the
329 /// defending king towards the edge.  If we also take care to avoid null move
330 /// for the defending side in the search, this is usually sufficient to be
331 /// able to win KQ vs KR.
332 template<>
333 Value Endgame<KQKR>::operator()(const Position& pos) const {
334
335   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == QueenValueMidgame);
336   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
337   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == RookValueMidgame);
338   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
339
340   Square winnerKSq = pos.king_square(strongerSide);
341   Square loserKSq = pos.king_square(weakerSide);
342
343   Value result =  QueenValueEndgame
344                 - RookValueEndgame
345                 + MateTable[loserKSq]
346                 + DistanceBonus[square_distance(winnerKSq, loserKSq)];
347
348   return strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
349 }
350
351 template<>
352 Value Endgame<KBBKN>::operator()(const Position& pos) const {
353
354   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 2);
355   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == 2*BishopValueMidgame);
356   assert(pos.piece_count(weakerSide, KNIGHT) == 1);
357   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == KnightValueMidgame);
358   assert(!pos.pieces(PAWN));
359
360   Value result = BishopValueEndgame;
361   Square wksq = pos.king_square(strongerSide);
362   Square bksq = pos.king_square(weakerSide);
363   Square nsq = pos.piece_list(weakerSide, KNIGHT)[0];
364
365   // Bonus for attacking king close to defending king
366   result += Value(DistanceBonus[square_distance(wksq, bksq)]);
367
368   // Bonus for driving the defending king and knight apart
369   result += Value(square_distance(bksq, nsq) * 32);
370
371   // Bonus for restricting the knight's mobility
372   result += Value((8 - count_1s<CNT32_MAX15>(pos.attacks_from<KNIGHT>(nsq))) * 8);
373
374   return strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
375 }
376
377
378 /// K and two minors vs K and one or two minors or K and two knights against
379 /// king alone are always draw.
380 template<>
381 Value Endgame<KmmKm>::operator()(const Position&) const {
382   return VALUE_DRAW;
383 }
384
385 template<>
386 Value Endgame<KNNK>::operator()(const Position&) const {
387   return VALUE_DRAW;
388 }
389
390 /// K, bishop and one or more pawns vs K. It checks for draws with rook pawns and
391 /// a bishop of the wrong color. If such a draw is detected, SCALE_FACTOR_DRAW
392 /// is returned. If not, the return value is SCALE_FACTOR_NONE, i.e. no scaling
393 /// will be used.
394 template<>
395 ScaleFactor Endgame<KBPsK>::operator()(const Position& pos) const {
396
397   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == BishopValueMidgame);
398   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 1);
399   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) >= 1);
400
401   // No assertions about the material of weakerSide, because we want draws to
402   // be detected even when the weaker side has some pawns.
403
404   Bitboard pawns = pos.pieces(PAWN, strongerSide);
405   File pawnFile = file_of(pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[0]);
406
407   // All pawns are on a single rook file ?
408   if (   (pawnFile == FILE_A || pawnFile == FILE_H)
409       && !(pawns & ~file_bb(pawnFile)))
410   {
411       Square bishopSq = pos.piece_list(strongerSide, BISHOP)[0];
412       Square queeningSq = relative_square(strongerSide, make_square(pawnFile, RANK_8));
413       Square kingSq = pos.king_square(weakerSide);
414
415       if (   opposite_colors(queeningSq, bishopSq)
416           && abs(file_of(kingSq) - pawnFile) <= 1)
417       {
418           // The bishop has the wrong color, and the defending king is on the
419           // file of the pawn(s) or the neighboring file. Find the rank of the
420           // frontmost pawn.
421           Rank rank;
422           if (strongerSide == WHITE)
423           {
424               for (rank = RANK_7; !(rank_bb(rank) & pawns); rank--) {}
425               assert(rank >= RANK_2 && rank <= RANK_7);
426           }
427           else
428           {
429               for (rank = RANK_2; !(rank_bb(rank) & pawns); rank++) {}
430               rank = Rank(rank ^ 7);  // HACK to get the relative rank
431               assert(rank >= RANK_2 && rank <= RANK_7);
432           }
433           // If the defending king has distance 1 to the promotion square or
434           // is placed somewhere in front of the pawn, it's a draw.
435           if (   square_distance(kingSq, queeningSq) <= 1
436               || relative_rank(strongerSide, kingSq) >= rank)
437               return SCALE_FACTOR_DRAW;
438       }
439   }
440   return SCALE_FACTOR_NONE;
441 }
442
443
444 /// K and queen vs K, rook and one or more pawns. It tests for fortress draws with
445 /// a rook on the third rank defended by a pawn.
446 template<>
447 ScaleFactor Endgame<KQKRPs>::operator()(const Position& pos) const {
448
449   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == QueenValueMidgame);
450   assert(pos.piece_count(strongerSide, QUEEN) == 1);
451   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
452   assert(pos.piece_count(weakerSide, ROOK) == 1);
453   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) >= 1);
454
455   Square kingSq = pos.king_square(weakerSide);
456   if (   relative_rank(weakerSide, kingSq) <= RANK_2
457       && relative_rank(weakerSide, pos.king_square(strongerSide)) >= RANK_4
458       && (pos.pieces(ROOK, weakerSide) & rank_bb(relative_rank(weakerSide, RANK_3)))
459       && (pos.pieces(PAWN, weakerSide) & rank_bb(relative_rank(weakerSide, RANK_2)))
460       && (pos.attacks_from<KING>(kingSq) & pos.pieces(PAWN, weakerSide)))
461   {
462       Square rsq = pos.piece_list(weakerSide, ROOK)[0];
463       if (pos.attacks_from<PAWN>(rsq, strongerSide) & pos.pieces(PAWN, weakerSide))
464           return SCALE_FACTOR_DRAW;
465   }
466   return SCALE_FACTOR_NONE;
467 }
468
469
470 /// K, rook and one pawn vs K and a rook. This function knows a handful of the
471 /// most important classes of drawn positions, but is far from perfect. It would
472 /// probably be a good idea to add more knowledge in the future.
473 ///
474 /// It would also be nice to rewrite the actual code for this function,
475 /// which is mostly copied from Glaurung 1.x, and not very pretty.
476 template<>
477 ScaleFactor Endgame<KRPKR>::operator()(const Position& pos) const {
478
479   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMidgame);
480   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 1);
481   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == RookValueMidgame);
482   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
483
484   Square wksq = pos.king_square(strongerSide);
485   Square wrsq = pos.piece_list(strongerSide, ROOK)[0];
486   Square wpsq = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[0];
487   Square bksq = pos.king_square(weakerSide);
488   Square brsq = pos.piece_list(weakerSide, ROOK)[0];
489
490   // Orient the board in such a way that the stronger side is white, and the
491   // pawn is on the left half of the board.
492   if (strongerSide == BLACK)
493   {
494       wksq = flip(wksq);
495       wrsq = flip(wrsq);
496       wpsq = flip(wpsq);
497       bksq = flip(bksq);
498       brsq = flip(brsq);
499   }
500   if (file_of(wpsq) > FILE_D)
501   {
502       wksq = mirror(wksq);
503       wrsq = mirror(wrsq);
504       wpsq = mirror(wpsq);
505       bksq = mirror(bksq);
506       brsq = mirror(brsq);
507   }
508
509   File f = file_of(wpsq);
510   Rank r = rank_of(wpsq);
511   Square queeningSq = make_square(f, RANK_8);
512   int tempo = (pos.side_to_move() == strongerSide);
513
514   // If the pawn is not too far advanced and the defending king defends the
515   // queening square, use the third-rank defence.
516   if (   r <= RANK_5
517       && square_distance(bksq, queeningSq) <= 1
518       && wksq <= SQ_H5
519       && (rank_of(brsq) == RANK_6 || (r <= RANK_3 && rank_of(wrsq) != RANK_6)))
520       return SCALE_FACTOR_DRAW;
521
522   // The defending side saves a draw by checking from behind in case the pawn
523   // has advanced to the 6th rank with the king behind.
524   if (   r == RANK_6
525       && square_distance(bksq, queeningSq) <= 1
526       && rank_of(wksq) + tempo <= RANK_6
527       && (rank_of(brsq) == RANK_1 || (!tempo && abs(file_of(brsq) - f) >= 3)))
528       return SCALE_FACTOR_DRAW;
529
530   if (   r >= RANK_6
531       && bksq == queeningSq
532       && rank_of(brsq) == RANK_1
533       && (!tempo || square_distance(wksq, wpsq) >= 2))
534       return SCALE_FACTOR_DRAW;
535
536   // White pawn on a7 and rook on a8 is a draw if black's king is on g7 or h7
537   // and the black rook is behind the pawn.
538   if (   wpsq == SQ_A7
539       && wrsq == SQ_A8
540       && (bksq == SQ_H7 || bksq == SQ_G7)
541       && file_of(brsq) == FILE_A
542       && (rank_of(brsq) <= RANK_3 || file_of(wksq) >= FILE_D || rank_of(wksq) <= RANK_5))
543       return SCALE_FACTOR_DRAW;
544
545   // If the defending king blocks the pawn and the attacking king is too far
546   // away, it's a draw.
547   if (   r <= RANK_5
548       && bksq == wpsq + DELTA_N
549       && square_distance(wksq, wpsq) - tempo >= 2
550       && square_distance(wksq, brsq) - tempo >= 2)
551       return SCALE_FACTOR_DRAW;
552
553   // Pawn on the 7th rank supported by the rook from behind usually wins if the
554   // attacking king is closer to the queening square than the defending king,
555   // and the defending king cannot gain tempi by threatening the attacking rook.
556   if (   r == RANK_7
557       && f != FILE_A
558       && file_of(wrsq) == f
559       && wrsq != queeningSq
560       && (square_distance(wksq, queeningSq) < square_distance(bksq, queeningSq) - 2 + tempo)
561       && (square_distance(wksq, queeningSq) < square_distance(bksq, wrsq) + tempo))
562       return ScaleFactor(SCALE_FACTOR_MAX - 2 * square_distance(wksq, queeningSq));
563
564   // Similar to the above, but with the pawn further back
565   if (   f != FILE_A
566       && file_of(wrsq) == f
567       && wrsq < wpsq
568       && (square_distance(wksq, queeningSq) < square_distance(bksq, queeningSq) - 2 + tempo)
569       && (square_distance(wksq, wpsq + DELTA_N) < square_distance(bksq, wpsq + DELTA_N) - 2 + tempo)
570       && (  square_distance(bksq, wrsq) + tempo >= 3
571           || (    square_distance(wksq, queeningSq) < square_distance(bksq, wrsq) + tempo
572               && (square_distance(wksq, wpsq + DELTA_N) < square_distance(bksq, wrsq) + tempo))))
573       return ScaleFactor(  SCALE_FACTOR_MAX
574                          - 8 * square_distance(wpsq, queeningSq)
575                          - 2 * square_distance(wksq, queeningSq));
576
577   // If the pawn is not far advanced, and the defending king is somewhere in
578   // the pawn's path, it's probably a draw.
579   if (r <= RANK_4 && bksq > wpsq)
580   {
581       if (file_of(bksq) == file_of(wpsq))
582           return ScaleFactor(10);
583       if (   abs(file_of(bksq) - file_of(wpsq)) == 1
584           && square_distance(wksq, bksq) > 2)
585           return ScaleFactor(24 - 2 * square_distance(wksq, bksq));
586   }
587   return SCALE_FACTOR_NONE;
588 }
589
590
591 /// K, rook and two pawns vs K, rook and one pawn. There is only a single
592 /// pattern: If the stronger side has no passed pawns and the defending king
593 /// is actively placed, the position is drawish.
594 template<>
595 ScaleFactor Endgame<KRPPKRP>::operator()(const Position& pos) const {
596
597   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMidgame);
598   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 2);
599   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == RookValueMidgame);
600   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 1);
601
602   Square wpsq1 = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[0];
603   Square wpsq2 = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[1];
604   Square bksq = pos.king_square(weakerSide);
605
606   // Does the stronger side have a passed pawn?
607   if (   pos.pawn_is_passed(strongerSide, wpsq1)
608       || pos.pawn_is_passed(strongerSide, wpsq2))
609       return SCALE_FACTOR_NONE;
610
611   Rank r = std::max(relative_rank(strongerSide, wpsq1), relative_rank(strongerSide, wpsq2));
612
613   if (   file_distance(bksq, wpsq1) <= 1
614       && file_distance(bksq, wpsq2) <= 1
615       && relative_rank(strongerSide, bksq) > r)
616   {
617       switch (r) {
618       case RANK_2: return ScaleFactor(10);
619       case RANK_3: return ScaleFactor(10);
620       case RANK_4: return ScaleFactor(15);
621       case RANK_5: return ScaleFactor(20);
622       case RANK_6: return ScaleFactor(40);
623       default: assert(false);
624       }
625   }
626   return SCALE_FACTOR_NONE;
627 }
628
629
630 /// K and two or more pawns vs K. There is just a single rule here: If all pawns
631 /// are on the same rook file and are blocked by the defending king, it's a draw.
632 template<>
633 ScaleFactor Endgame<KPsK>::operator()(const Position& pos) const {
634
635   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == VALUE_ZERO);
636   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) >= 2);
637   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == VALUE_ZERO);
638   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
639
640   Square ksq = pos.king_square(weakerSide);
641   Bitboard pawns = pos.pieces(PAWN, strongerSide);
642
643   // Are all pawns on the 'a' file?
644   if (!(pawns & ~FileABB))
645   {
646       // Does the defending king block the pawns?
647       if (   square_distance(ksq, relative_square(strongerSide, SQ_A8)) <= 1
648           || (   file_of(ksq) == FILE_A
649               && !in_front_bb(strongerSide, ksq) & pawns))
650           return SCALE_FACTOR_DRAW;
651   }
652   // Are all pawns on the 'h' file?
653   else if (!(pawns & ~FileHBB))
654   {
655     // Does the defending king block the pawns?
656     if (   square_distance(ksq, relative_square(strongerSide, SQ_H8)) <= 1
657         || (   file_of(ksq) == FILE_H
658             && !in_front_bb(strongerSide, ksq) & pawns))
659         return SCALE_FACTOR_DRAW;
660   }
661   return SCALE_FACTOR_NONE;
662 }
663
664
665 /// K, bishop and a pawn vs K and a bishop. There are two rules: If the defending
666 /// king is somewhere along the path of the pawn, and the square of the king is
667 /// not of the same color as the stronger side's bishop, it's a draw. If the two
668 /// bishops have opposite color, it's almost always a draw.
669 template<>
670 ScaleFactor Endgame<KBPKB>::operator()(const Position& pos) const {
671
672   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == BishopValueMidgame);
673   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 1);
674   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 1);
675   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == BishopValueMidgame);
676   assert(pos.piece_count(weakerSide, BISHOP) == 1);
677   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
678
679   Square pawnSq = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[0];
680   Square strongerBishopSq = pos.piece_list(strongerSide, BISHOP)[0];
681   Square weakerBishopSq = pos.piece_list(weakerSide, BISHOP)[0];
682   Square weakerKingSq = pos.king_square(weakerSide);
683
684   // Case 1: Defending king blocks the pawn, and cannot be driven away
685   if (   file_of(weakerKingSq) == file_of(pawnSq)
686       && relative_rank(strongerSide, pawnSq) < relative_rank(strongerSide, weakerKingSq)
687       && (   opposite_colors(weakerKingSq, strongerBishopSq)
688           || relative_rank(strongerSide, weakerKingSq) <= RANK_6))
689       return SCALE_FACTOR_DRAW;
690
691   // Case 2: Opposite colored bishops
692   if (opposite_colors(strongerBishopSq, weakerBishopSq))
693   {
694       // We assume that the position is drawn in the following three situations:
695       //
696       //   a. The pawn is on rank 5 or further back.
697       //   b. The defending king is somewhere in the pawn's path.
698       //   c. The defending bishop attacks some square along the pawn's path,
699       //      and is at least three squares away from the pawn.
700       //
701       // These rules are probably not perfect, but in practice they work
702       // reasonably well.
703
704       if (relative_rank(strongerSide, pawnSq) <= RANK_5)
705           return SCALE_FACTOR_DRAW;
706       else
707       {
708           Bitboard path = squares_in_front_of(strongerSide, pawnSq);
709
710           if (path & pos.pieces(KING, weakerSide))
711               return SCALE_FACTOR_DRAW;
712
713           if (  (pos.attacks_from<BISHOP>(weakerBishopSq) & path)
714               && square_distance(weakerBishopSq, pawnSq) >= 3)
715               return SCALE_FACTOR_DRAW;
716       }
717   }
718   return SCALE_FACTOR_NONE;
719 }
720
721
722 /// K, bishop and two pawns vs K and bishop. It detects a few basic draws with
723 /// opposite-colored bishops.
724 template<>
725 ScaleFactor Endgame<KBPPKB>::operator()(const Position& pos) const {
726
727   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == BishopValueMidgame);
728   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 1);
729   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 2);
730   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == BishopValueMidgame);
731   assert(pos.piece_count(weakerSide, BISHOP) == 1);
732   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
733
734   Square wbsq = pos.piece_list(strongerSide, BISHOP)[0];
735   Square bbsq = pos.piece_list(weakerSide, BISHOP)[0];
736
737   if (!opposite_colors(wbsq, bbsq))
738       return SCALE_FACTOR_NONE;
739
740   Square ksq = pos.king_square(weakerSide);
741   Square psq1 = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[0];
742   Square psq2 = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[1];
743   Rank r1 = rank_of(psq1);
744   Rank r2 = rank_of(psq2);
745   Square blockSq1, blockSq2;
746
747   if (relative_rank(strongerSide, psq1) > relative_rank(strongerSide, psq2))
748   {
749       blockSq1 = psq1 + pawn_push(strongerSide);
750       blockSq2 = make_square(file_of(psq2), rank_of(psq1));
751   }
752   else
753   {
754       blockSq1 = psq2 + pawn_push(strongerSide);
755       blockSq2 = make_square(file_of(psq1), rank_of(psq2));
756   }
757
758   switch (file_distance(psq1, psq2))
759   {
760   case 0:
761     // Both pawns are on the same file. Easy draw if defender firmly controls
762     // some square in the frontmost pawn's path.
763     if (   file_of(ksq) == file_of(blockSq1)
764         && relative_rank(strongerSide, ksq) >= relative_rank(strongerSide, blockSq1)
765         && opposite_colors(ksq, wbsq))
766         return SCALE_FACTOR_DRAW;
767     else
768         return SCALE_FACTOR_NONE;
769
770   case 1:
771     // Pawns on neighboring files. Draw if defender firmly controls the square
772     // in front of the frontmost pawn's path, and the square diagonally behind
773     // this square on the file of the other pawn.
774     if (   ksq == blockSq1
775         && opposite_colors(ksq, wbsq)
776         && (   bbsq == blockSq2
777             || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq2) & pos.pieces(BISHOP, weakerSide))
778             || abs(r1 - r2) >= 2))
779         return SCALE_FACTOR_DRAW;
780
781     else if (   ksq == blockSq2
782              && opposite_colors(ksq, wbsq)
783              && (   bbsq == blockSq1
784                  || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq1) & pos.pieces(BISHOP, weakerSide))))
785         return SCALE_FACTOR_DRAW;
786     else
787         return SCALE_FACTOR_NONE;
788
789   default:
790     // The pawns are not on the same file or adjacent files. No scaling.
791     return SCALE_FACTOR_NONE;
792   }
793 }
794
795
796 /// K, bisop and a pawn vs K and knight. There is a single rule: If the defending
797 /// king is somewhere along the path of the pawn, and the square of the king is
798 /// not of the same color as the stronger side's bishop, it's a draw.
799 template<>
800 ScaleFactor Endgame<KBPKN>::operator()(const Position& pos) const {
801
802   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == BishopValueMidgame);
803   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 1);
804   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 1);
805   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == KnightValueMidgame);
806   assert(pos.piece_count(weakerSide, KNIGHT) == 1);
807   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
808
809   Square pawnSq = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[0];
810   Square strongerBishopSq = pos.piece_list(strongerSide, BISHOP)[0];
811   Square weakerKingSq = pos.king_square(weakerSide);
812
813   if (   file_of(weakerKingSq) == file_of(pawnSq)
814       && relative_rank(strongerSide, pawnSq) < relative_rank(strongerSide, weakerKingSq)
815       && (   opposite_colors(weakerKingSq, strongerBishopSq)
816           || relative_rank(strongerSide, weakerKingSq) <= RANK_6))
817       return SCALE_FACTOR_DRAW;
818
819   return SCALE_FACTOR_NONE;
820 }
821
822
823 /// K, knight and a pawn vs K. There is a single rule: If the pawn is a rook pawn
824 /// on the 7th rank and the defending king prevents the pawn from advancing, the
825 /// position is drawn.
826 template<>
827 ScaleFactor Endgame<KNPK>::operator()(const Position& pos) const {
828
829   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == KnightValueMidgame);
830   assert(pos.piece_count(strongerSide, KNIGHT) == 1);
831   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 1);
832   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == VALUE_ZERO);
833   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
834
835   Square pawnSq = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[0];
836   Square weakerKingSq = pos.king_square(weakerSide);
837
838   if (   pawnSq == relative_square(strongerSide, SQ_A7)
839       && square_distance(weakerKingSq, relative_square(strongerSide, SQ_A8)) <= 1)
840       return SCALE_FACTOR_DRAW;
841
842   if (   pawnSq == relative_square(strongerSide, SQ_H7)
843       && square_distance(weakerKingSq, relative_square(strongerSide, SQ_H8)) <= 1)
844       return SCALE_FACTOR_DRAW;
845
846   return SCALE_FACTOR_NONE;
847 }
848
849
850 /// K and a pawn vs K and a pawn. This is done by removing the weakest side's
851 /// pawn and probing the KP vs K bitbase: If the weakest side has a draw without
852 /// the pawn, she probably has at least a draw with the pawn as well. The exception
853 /// is when the stronger side's pawn is far advanced and not on a rook file; in
854 /// this case it is often possible to win (e.g. 8/4k3/3p4/3P4/6K1/8/8/8 w - - 0 1).
855 template<>
856 ScaleFactor Endgame<KPKP>::operator()(const Position& pos) const {
857
858   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == VALUE_ZERO);
859   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == VALUE_ZERO);
860   assert(pos.piece_count(WHITE, PAWN) == 1);
861   assert(pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
862
863   Square wksq = pos.king_square(strongerSide);
864   Square bksq = pos.king_square(weakerSide);
865   Square wpsq = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[0];
866   Color stm = pos.side_to_move();
867
868   if (strongerSide == BLACK)
869   {
870       wksq = flip(wksq);
871       bksq = flip(bksq);
872       wpsq = flip(wpsq);
873       stm = flip(stm);
874   }
875
876   if (file_of(wpsq) >= FILE_E)
877   {
878       wksq = mirror(wksq);
879       bksq = mirror(bksq);
880       wpsq = mirror(wpsq);
881   }
882
883   // If the pawn has advanced to the fifth rank or further, and is not a
884   // rook pawn, it's too dangerous to assume that it's at least a draw.
885   if (   rank_of(wpsq) >= RANK_5
886       && file_of(wpsq) != FILE_A)
887       return SCALE_FACTOR_NONE;
888
889   // Probe the KPK bitbase with the weakest side's pawn removed. If it's a draw,
890   // it's probably at least a draw even with the pawn.
891   return probe_kpk_bitbase(wksq, wpsq, bksq, stm) ? SCALE_FACTOR_NONE : SCALE_FACTOR_DRAW;
892 }