Reformat piece values arrays
[stockfish] / src / endgame.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
4   Copyright (C) 2008-2012 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
5
6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
9   (at your option) any later version.
10
11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14   GNU General Public License for more details.
15
16   You should have received a copy of the GNU General Public License
17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
18 */
19
20 #include <algorithm>
21 #include <cassert>
22
23 #include "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 defending king towards the edge of the board
33   // in KX vs K and KQ vs KR endgames.
34   const int MateTable[64] = {
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 defending king towards a corner square of the
46   // right color in KBN vs K endgames.
47   const int KBNKMateTable[64] = {
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   // The attacking side is given a descending bonus based on distance between
59   // the two kings in basic endgames.
60   const int DistanceBonus[8] = { 0, 0, 100, 80, 60, 40, 20, 10 };
61
62   // Get the material key of a Position out of the given endgame key code
63   // like "KBPKN". The trick here is to first forge an ad-hoc fen string
64   // and then let a Position object to do the work for us. Note that the
65   // fen string could correspond to an illegal position.
66   Key key(const string& code, Color c) {
67
68     assert(code.length() > 0 && code.length() < 8);
69     assert(code[0] == 'K');
70
71     string sides[] = { code.substr(code.find('K', 1)),      // Weaker
72                        code.substr(0, code.find('K', 1)) }; // Stronger
73
74     std::transform(sides[c].begin(), sides[c].end(), sides[c].begin(), tolower);
75
76     string fen =  sides[0] + char('0' + int(8 - code.length()))
77                 + sides[1] + "/8/8/8/8/8/8/8 w - - 0 10";
78
79     return Position(fen, false, NULL).material_key();
80   }
81
82   template<typename M>
83   void delete_endgame(const typename M::value_type& p) { delete p.second; }
84
85 } // namespace
86
87
88 /// Endgames members definitions
89
90 Endgames::Endgames() {
91
92   add<KPK>("KPK");
93   add<KNNK>("KNNK");
94   add<KBNK>("KBNK");
95   add<KRKP>("KRKP");
96   add<KRKB>("KRKB");
97   add<KRKN>("KRKN");
98   add<KQKR>("KQKR");
99   add<KBBKN>("KBBKN");
100
101   add<KNPK>("KNPK");
102   add<KRPKR>("KRPKR");
103   add<KBPKB>("KBPKB");
104   add<KBPKN>("KBPKN");
105   add<KBPPKB>("KBPPKB");
106   add<KRPPKRP>("KRPPKRP");
107 }
108
109 Endgames::~Endgames() {
110
111   for_each(m1.begin(), m1.end(), delete_endgame<M1>);
112   for_each(m2.begin(), m2.end(), delete_endgame<M2>);
113 }
114
115 template<EndgameType E>
116 void Endgames::add(const string& code) {
117
118   map((Endgame<E>*)0)[key(code, WHITE)] = new Endgame<E>(WHITE);
119   map((Endgame<E>*)0)[key(code, BLACK)] = new Endgame<E>(BLACK);
120 }
121
122
123 /// Mate with KX vs K. This function is used to evaluate positions with
124 /// King and plenty of material vs a lone king. It simply gives the
125 /// attacking side a bonus for driving the defending king towards the edge
126 /// of the board, and for keeping the distance between the two kings small.
127 template<>
128 Value Endgame<KXK>::operator()(const Position& pos) const {
129
130   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == VALUE_ZERO);
131   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == VALUE_ZERO);
132
133   // Stalemate detection with lone king
134   if (    pos.side_to_move() == weakerSide
135       && !pos.in_check()
136       && !MoveList<LEGAL>(pos).size()) {
137     return VALUE_DRAW;
138   }
139
140   Square winnerKSq = pos.king_square(strongerSide);
141   Square loserKSq = pos.king_square(weakerSide);
142
143   Value result =   pos.non_pawn_material(strongerSide)
144                  + pos.piece_count(strongerSide, PAWN) * PawnValueEg
145                  + MateTable[loserKSq]
146                  + DistanceBonus[square_distance(winnerKSq, loserKSq)];
147
148   if (   pos.piece_count(strongerSide, QUEEN)
149       || pos.piece_count(strongerSide, ROOK)
150       || pos.bishop_pair(strongerSide)) {
151     result += VALUE_KNOWN_WIN;
152   }
153
154   return strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
155 }
156
157
158 /// Mate with KBN vs K. This is similar to KX vs K, but we have to drive the
159 /// defending king towards a corner square of the right color.
160 template<>
161 Value Endgame<KBNK>::operator()(const Position& pos) const {
162
163   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == VALUE_ZERO);
164   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == VALUE_ZERO);
165   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == KnightValueMg + BishopValueMg);
166   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 1);
167   assert(pos.piece_count(strongerSide, KNIGHT) == 1);
168   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
169
170   Square winnerKSq = pos.king_square(strongerSide);
171   Square loserKSq = pos.king_square(weakerSide);
172   Square bishopSquare = pos.piece_list(strongerSide, BISHOP)[0];
173
174   // kbnk_mate_table() tries to drive toward corners A1 or H8,
175   // if we have a bishop that cannot reach the above squares we
176   // mirror the kings so to drive enemy toward corners A8 or H1.
177   if (opposite_colors(bishopSquare, SQ_A1))
178   {
179       winnerKSq = mirror(winnerKSq);
180       loserKSq = mirror(loserKSq);
181   }
182
183   Value result =  VALUE_KNOWN_WIN
184                 + DistanceBonus[square_distance(winnerKSq, loserKSq)]
185                 + KBNKMateTable[loserKSq];
186
187   return strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
188 }
189
190
191 /// KP vs K. This endgame is evaluated with the help of a bitbase.
192 template<>
193 Value Endgame<KPK>::operator()(const Position& pos) const {
194
195   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == VALUE_ZERO);
196   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == VALUE_ZERO);
197   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 1);
198   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
199
200   Square wksq, bksq, wpsq;
201   Color stm;
202
203   if (strongerSide == WHITE)
204   {
205       wksq = pos.king_square(WHITE);
206       bksq = pos.king_square(BLACK);
207       wpsq = pos.piece_list(WHITE, PAWN)[0];
208       stm = pos.side_to_move();
209   }
210   else
211   {
212       wksq = ~pos.king_square(BLACK);
213       bksq = ~pos.king_square(WHITE);
214       wpsq = ~pos.piece_list(BLACK, PAWN)[0];
215       stm  = ~pos.side_to_move();
216   }
217
218   if (file_of(wpsq) >= FILE_E)
219   {
220       wksq = mirror(wksq);
221       bksq = mirror(bksq);
222       wpsq = mirror(wpsq);
223   }
224
225   if (!Bitbases::probe_kpk(wksq, wpsq, bksq, stm))
226       return VALUE_DRAW;
227
228   Value result = VALUE_KNOWN_WIN + PawnValueEg + Value(rank_of(wpsq));
229
230   return strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
231 }
232
233
234 /// KR vs KP. This is a somewhat tricky endgame to evaluate precisely without
235 /// a bitbase. The function below returns drawish scores when the pawn is
236 /// far advanced with support of the king, while the attacking king is far
237 /// away.
238 template<>
239 Value Endgame<KRKP>::operator()(const Position& pos) const {
240
241   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMg);
242   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
243   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == 0);
244   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 1);
245
246   Square wksq, wrsq, bksq, bpsq;
247   int tempo = (pos.side_to_move() == strongerSide);
248
249   wksq = pos.king_square(strongerSide);
250   wrsq = pos.piece_list(strongerSide, ROOK)[0];
251   bksq = pos.king_square(weakerSide);
252   bpsq = pos.piece_list(weakerSide, PAWN)[0];
253
254   if (strongerSide == BLACK)
255   {
256       wksq = ~wksq;
257       wrsq = ~wrsq;
258       bksq = ~bksq;
259       bpsq = ~bpsq;
260   }
261
262   Square queeningSq = file_of(bpsq) | RANK_1;
263   Value result;
264
265   // If the stronger side's king is in front of the pawn, it's a win
266   if (wksq < bpsq && file_of(wksq) == file_of(bpsq))
267       result = RookValueEg - Value(square_distance(wksq, bpsq));
268
269   // If the weaker side's king is too far from the pawn and the rook,
270   // it's a win
271   else if (   square_distance(bksq, bpsq) - (tempo ^ 1) >= 3
272            && square_distance(bksq, wrsq) >= 3)
273       result = RookValueEg - Value(square_distance(wksq, bpsq));
274
275   // If the pawn is far advanced and supported by the defending king,
276   // the position is drawish
277   else if (   rank_of(bksq) <= RANK_3
278            && square_distance(bksq, bpsq) == 1
279            && rank_of(wksq) >= RANK_4
280            && square_distance(wksq, bpsq) - tempo > 2)
281       result = Value(80 - square_distance(wksq, bpsq) * 8);
282
283   else
284       result =  Value(200)
285               - Value(square_distance(wksq, bpsq + DELTA_S) * 8)
286               + Value(square_distance(bksq, bpsq + DELTA_S) * 8)
287               + Value(square_distance(bpsq, queeningSq) * 8);
288
289   return strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
290 }
291
292
293 /// KR vs KB. This is very simple, and always returns drawish scores.  The
294 /// score is slightly bigger when the defending king is close to the edge.
295 template<>
296 Value Endgame<KRKB>::operator()(const Position& pos) const {
297
298   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMg);
299   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
300   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == BishopValueMg);
301   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
302   assert(pos.piece_count(weakerSide, BISHOP) == 1);
303
304   Value result = Value(MateTable[pos.king_square(weakerSide)]);
305   return strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
306 }
307
308
309 /// KR vs KN.  The attacking side has slightly better winning chances than
310 /// in KR vs KB, particularly if the king and the knight are far apart.
311 template<>
312 Value Endgame<KRKN>::operator()(const Position& pos) const {
313
314   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMg);
315   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
316   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == KnightValueMg);
317   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
318   assert(pos.piece_count(weakerSide, KNIGHT) == 1);
319
320   const int penalty[8] = { 0, 10, 14, 20, 30, 42, 58, 80 };
321
322   Square bksq = pos.king_square(weakerSide);
323   Square bnsq = pos.piece_list(weakerSide, KNIGHT)[0];
324   Value result = Value(MateTable[bksq] + penalty[square_distance(bksq, bnsq)]);
325   return strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
326 }
327
328
329 /// KQ vs KR.  This is almost identical to KX vs K:  We give the attacking
330 /// king a bonus for having the kings close together, and for forcing the
331 /// defending king towards the edge.  If we also take care to avoid null move
332 /// for the defending side in the search, this is usually sufficient to be
333 /// able to win KQ vs KR.
334 template<>
335 Value Endgame<KQKR>::operator()(const Position& pos) const {
336
337   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == QueenValueMg);
338   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
339   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == RookValueMg);
340   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
341
342   Square winnerKSq = pos.king_square(strongerSide);
343   Square loserKSq = pos.king_square(weakerSide);
344
345   Value result =  QueenValueEg
346                 - RookValueEg
347                 + MateTable[loserKSq]
348                 + DistanceBonus[square_distance(winnerKSq, loserKSq)];
349
350   return strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
351 }
352
353 template<>
354 Value Endgame<KBBKN>::operator()(const Position& pos) const {
355
356   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 2);
357   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == 2*BishopValueMg);
358   assert(pos.piece_count(weakerSide, KNIGHT) == 1);
359   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == KnightValueMg);
360   assert(!pos.pieces(PAWN));
361
362   Value result = BishopValueEg;
363   Square wksq = pos.king_square(strongerSide);
364   Square bksq = pos.king_square(weakerSide);
365   Square nsq = pos.piece_list(weakerSide, KNIGHT)[0];
366
367   // Bonus for attacking king close to defending king
368   result += Value(DistanceBonus[square_distance(wksq, bksq)]);
369
370   // Bonus for driving the defending king and knight apart
371   result += Value(square_distance(bksq, nsq) * 32);
372
373   // Bonus for restricting the knight's mobility
374   result += Value((8 - popcount<Max15>(pos.attacks_from<KNIGHT>(nsq))) * 8);
375
376   return strongerSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
377 }
378
379
380 /// K and two minors vs K and one or two minors or K and two knights against
381 /// king alone are always draw.
382 template<>
383 Value Endgame<KmmKm>::operator()(const Position&) const {
384   return VALUE_DRAW;
385 }
386
387 template<>
388 Value Endgame<KNNK>::operator()(const Position&) const {
389   return VALUE_DRAW;
390 }
391
392 /// K, bishop and one or more pawns vs K. It checks for draws with rook pawns and
393 /// a bishop of the wrong color. If such a draw is detected, SCALE_FACTOR_DRAW
394 /// is returned. If not, the return value is SCALE_FACTOR_NONE, i.e. no scaling
395 /// will be used.
396 template<>
397 ScaleFactor Endgame<KBPsK>::operator()(const Position& pos) const {
398
399   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == BishopValueMg);
400   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 1);
401   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) >= 1);
402
403   // No assertions about the material of weakerSide, because we want draws to
404   // be detected even when the weaker side has some pawns.
405
406   Bitboard pawns = pos.pieces(strongerSide, PAWN);
407   File pawnFile = file_of(pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[0]);
408
409   // All pawns are on a single rook file ?
410   if (    (pawnFile == FILE_A || pawnFile == FILE_H)
411       && !(pawns & ~file_bb(pawnFile)))
412   {
413       Square bishopSq = pos.piece_list(strongerSide, BISHOP)[0];
414       Square queeningSq = relative_square(strongerSide, pawnFile | RANK_8);
415       Square kingSq = pos.king_square(weakerSide);
416
417       if (   opposite_colors(queeningSq, bishopSq)
418           && abs(file_of(kingSq) - pawnFile) <= 1)
419       {
420           // The bishop has the wrong color, and the defending king is on the
421           // file of the pawn(s) or the adjacent file. Find the rank of the
422           // frontmost pawn.
423           Rank rank;
424           if (strongerSide == WHITE)
425           {
426               for (rank = RANK_7; !(rank_bb(rank) & pawns); rank--) {}
427               assert(rank >= RANK_2 && rank <= RANK_7);
428           }
429           else
430           {
431               for (rank = RANK_2; !(rank_bb(rank) & pawns); rank++) {}
432               rank = Rank(rank ^ 7);  // HACK to get the relative rank
433               assert(rank >= RANK_2 && rank <= RANK_7);
434           }
435           // If the defending king has distance 1 to the promotion square or
436           // is placed somewhere in front of the pawn, it's a draw.
437           if (   square_distance(kingSq, queeningSq) <= 1
438               || relative_rank(strongerSide, kingSq) >= rank)
439               return SCALE_FACTOR_DRAW;
440       }
441   }
442   return SCALE_FACTOR_NONE;
443 }
444
445
446 /// K and queen vs K, rook and one or more pawns. It tests for fortress draws with
447 /// a rook on the third rank defended by a pawn.
448 template<>
449 ScaleFactor Endgame<KQKRPs>::operator()(const Position& pos) const {
450
451   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == QueenValueMg);
452   assert(pos.piece_count(strongerSide, QUEEN) == 1);
453   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 0);
454   assert(pos.piece_count(weakerSide, ROOK) == 1);
455   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) >= 1);
456
457   Square kingSq = pos.king_square(weakerSide);
458   if (   relative_rank(weakerSide, kingSq) <= RANK_2
459       && relative_rank(weakerSide, pos.king_square(strongerSide)) >= RANK_4
460       && (pos.pieces(weakerSide, ROOK) & rank_bb(relative_rank(weakerSide, RANK_3)))
461       && (pos.pieces(weakerSide, PAWN) & rank_bb(relative_rank(weakerSide, RANK_2)))
462       && (pos.attacks_from<KING>(kingSq) & pos.pieces(weakerSide, PAWN)))
463   {
464       Square rsq = pos.piece_list(weakerSide, ROOK)[0];
465       if (pos.attacks_from<PAWN>(rsq, strongerSide) & pos.pieces(weakerSide, PAWN))
466           return SCALE_FACTOR_DRAW;
467   }
468   return SCALE_FACTOR_NONE;
469 }
470
471
472 /// K, rook and one pawn vs K and a rook. This function knows a handful of the
473 /// most important classes of drawn positions, but is far from perfect. It would
474 /// probably be a good idea to add more knowledge in the future.
475 ///
476 /// It would also be nice to rewrite the actual code for this function,
477 /// which is mostly copied from Glaurung 1.x, and not very pretty.
478 template<>
479 ScaleFactor Endgame<KRPKR>::operator()(const Position& pos) const {
480
481   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMg);
482   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 1);
483   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == RookValueMg);
484   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
485
486   Square wksq = pos.king_square(strongerSide);
487   Square wrsq = pos.piece_list(strongerSide, ROOK)[0];
488   Square wpsq = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[0];
489   Square bksq = pos.king_square(weakerSide);
490   Square brsq = pos.piece_list(weakerSide, ROOK)[0];
491
492   // Orient the board in such a way that the stronger side is white, and the
493   // pawn is on the left half of the board.
494   if (strongerSide == BLACK)
495   {
496       wksq = ~wksq;
497       wrsq = ~wrsq;
498       wpsq = ~wpsq;
499       bksq = ~bksq;
500       brsq = ~brsq;
501   }
502   if (file_of(wpsq) > FILE_D)
503   {
504       wksq = mirror(wksq);
505       wrsq = mirror(wrsq);
506       wpsq = mirror(wpsq);
507       bksq = mirror(bksq);
508       brsq = mirror(brsq);
509   }
510
511   File f = file_of(wpsq);
512   Rank r = rank_of(wpsq);
513   Square queeningSq = f | RANK_8;
514   int tempo = (pos.side_to_move() == strongerSide);
515
516   // If the pawn is not too far advanced and the defending king defends the
517   // queening square, use the third-rank defence.
518   if (   r <= RANK_5
519       && square_distance(bksq, queeningSq) <= 1
520       && wksq <= SQ_H5
521       && (rank_of(brsq) == RANK_6 || (r <= RANK_3 && rank_of(wrsq) != RANK_6)))
522       return SCALE_FACTOR_DRAW;
523
524   // The defending side saves a draw by checking from behind in case the pawn
525   // has advanced to the 6th rank with the king behind.
526   if (   r == RANK_6
527       && square_distance(bksq, queeningSq) <= 1
528       && rank_of(wksq) + tempo <= RANK_6
529       && (rank_of(brsq) == RANK_1 || (!tempo && abs(file_of(brsq) - f) >= 3)))
530       return SCALE_FACTOR_DRAW;
531
532   if (   r >= RANK_6
533       && bksq == queeningSq
534       && rank_of(brsq) == RANK_1
535       && (!tempo || square_distance(wksq, wpsq) >= 2))
536       return SCALE_FACTOR_DRAW;
537
538   // White pawn on a7 and rook on a8 is a draw if black's king is on g7 or h7
539   // and the black rook is behind the pawn.
540   if (   wpsq == SQ_A7
541       && wrsq == SQ_A8
542       && (bksq == SQ_H7 || bksq == SQ_G7)
543       && file_of(brsq) == FILE_A
544       && (rank_of(brsq) <= RANK_3 || file_of(wksq) >= FILE_D || rank_of(wksq) <= RANK_5))
545       return SCALE_FACTOR_DRAW;
546
547   // If the defending king blocks the pawn and the attacking king is too far
548   // away, it's a draw.
549   if (   r <= RANK_5
550       && bksq == wpsq + DELTA_N
551       && square_distance(wksq, wpsq) - tempo >= 2
552       && square_distance(wksq, brsq) - tempo >= 2)
553       return SCALE_FACTOR_DRAW;
554
555   // Pawn on the 7th rank supported by the rook from behind usually wins if the
556   // attacking king is closer to the queening square than the defending king,
557   // and the defending king cannot gain tempi by threatening the attacking rook.
558   if (   r == RANK_7
559       && f != FILE_A
560       && file_of(wrsq) == f
561       && wrsq != queeningSq
562       && (square_distance(wksq, queeningSq) < square_distance(bksq, queeningSq) - 2 + tempo)
563       && (square_distance(wksq, queeningSq) < square_distance(bksq, wrsq) + tempo))
564       return ScaleFactor(SCALE_FACTOR_MAX - 2 * square_distance(wksq, queeningSq));
565
566   // Similar to the above, but with the pawn further back
567   if (   f != FILE_A
568       && file_of(wrsq) == f
569       && wrsq < wpsq
570       && (square_distance(wksq, queeningSq) < square_distance(bksq, queeningSq) - 2 + tempo)
571       && (square_distance(wksq, wpsq + DELTA_N) < square_distance(bksq, wpsq + DELTA_N) - 2 + tempo)
572       && (  square_distance(bksq, wrsq) + tempo >= 3
573           || (    square_distance(wksq, queeningSq) < square_distance(bksq, wrsq) + tempo
574               && (square_distance(wksq, wpsq + DELTA_N) < square_distance(bksq, wrsq) + tempo))))
575       return ScaleFactor(  SCALE_FACTOR_MAX
576                          - 8 * square_distance(wpsq, queeningSq)
577                          - 2 * square_distance(wksq, queeningSq));
578
579   // If the pawn is not far advanced, and the defending king is somewhere in
580   // the pawn's path, it's probably a draw.
581   if (r <= RANK_4 && bksq > wpsq)
582   {
583       if (file_of(bksq) == file_of(wpsq))
584           return ScaleFactor(10);
585       if (   abs(file_of(bksq) - file_of(wpsq)) == 1
586           && square_distance(wksq, bksq) > 2)
587           return ScaleFactor(24 - 2 * square_distance(wksq, bksq));
588   }
589   return SCALE_FACTOR_NONE;
590 }
591
592
593 /// K, rook and two pawns vs K, rook and one pawn. There is only a single
594 /// pattern: If the stronger side has no passed pawns and the defending king
595 /// is actively placed, the position is drawish.
596 template<>
597 ScaleFactor Endgame<KRPPKRP>::operator()(const Position& pos) const {
598
599   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == RookValueMg);
600   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 2);
601   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == RookValueMg);
602   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 1);
603
604   Square wpsq1 = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[0];
605   Square wpsq2 = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[1];
606   Square bksq = pos.king_square(weakerSide);
607
608   // Does the stronger side have a passed pawn?
609   if (   pos.pawn_is_passed(strongerSide, wpsq1)
610       || pos.pawn_is_passed(strongerSide, wpsq2))
611       return SCALE_FACTOR_NONE;
612
613   Rank r = std::max(relative_rank(strongerSide, wpsq1), relative_rank(strongerSide, wpsq2));
614
615   if (   file_distance(bksq, wpsq1) <= 1
616       && file_distance(bksq, wpsq2) <= 1
617       && relative_rank(strongerSide, bksq) > r)
618   {
619       switch (r) {
620       case RANK_2: return ScaleFactor(10);
621       case RANK_3: return ScaleFactor(10);
622       case RANK_4: return ScaleFactor(15);
623       case RANK_5: return ScaleFactor(20);
624       case RANK_6: return ScaleFactor(40);
625       default: assert(false);
626       }
627   }
628   return SCALE_FACTOR_NONE;
629 }
630
631
632 /// K and two or more pawns vs K. There is just a single rule here: If all pawns
633 /// are on the same rook file and are blocked by the defending king, it's a draw.
634 template<>
635 ScaleFactor Endgame<KPsK>::operator()(const Position& pos) const {
636
637   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == VALUE_ZERO);
638   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) >= 2);
639   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == VALUE_ZERO);
640   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
641
642   Square ksq = pos.king_square(weakerSide);
643   Bitboard pawns = pos.pieces(strongerSide, PAWN);
644
645   // Are all pawns on the 'a' file?
646   if (!(pawns & ~FileABB))
647   {
648       // Does the defending king block the pawns?
649       if (   square_distance(ksq, relative_square(strongerSide, SQ_A8)) <= 1
650           || (    file_of(ksq) == FILE_A
651               && !in_front_bb(strongerSide, ksq) & pawns))
652           return SCALE_FACTOR_DRAW;
653   }
654   // Are all pawns on the 'h' file?
655   else if (!(pawns & ~FileHBB))
656   {
657     // Does the defending king block the pawns?
658     if (   square_distance(ksq, relative_square(strongerSide, SQ_H8)) <= 1
659         || (    file_of(ksq) == FILE_H
660             && !in_front_bb(strongerSide, ksq) & pawns))
661         return SCALE_FACTOR_DRAW;
662   }
663   return SCALE_FACTOR_NONE;
664 }
665
666
667 /// K, bishop and a pawn vs K and a bishop. There are two rules: If the defending
668 /// king is somewhere along the path of the pawn, and the square of the king is
669 /// not of the same color as the stronger side's bishop, it's a draw. If the two
670 /// bishops have opposite color, it's almost always a draw.
671 template<>
672 ScaleFactor Endgame<KBPKB>::operator()(const Position& pos) const {
673
674   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == BishopValueMg);
675   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 1);
676   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 1);
677   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == BishopValueMg);
678   assert(pos.piece_count(weakerSide, BISHOP) == 1);
679   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
680
681   Square pawnSq = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[0];
682   Square strongerBishopSq = pos.piece_list(strongerSide, BISHOP)[0];
683   Square weakerBishopSq = pos.piece_list(weakerSide, BISHOP)[0];
684   Square weakerKingSq = pos.king_square(weakerSide);
685
686   // Case 1: Defending king blocks the pawn, and cannot be driven away
687   if (   file_of(weakerKingSq) == file_of(pawnSq)
688       && relative_rank(strongerSide, pawnSq) < relative_rank(strongerSide, weakerKingSq)
689       && (   opposite_colors(weakerKingSq, strongerBishopSq)
690           || relative_rank(strongerSide, weakerKingSq) <= RANK_6))
691       return SCALE_FACTOR_DRAW;
692
693   // Case 2: Opposite colored bishops
694   if (opposite_colors(strongerBishopSq, weakerBishopSq))
695   {
696       // We assume that the position is drawn in the following three situations:
697       //
698       //   a. The pawn is on rank 5 or further back.
699       //   b. The defending king is somewhere in the pawn's path.
700       //   c. The defending bishop attacks some square along the pawn's path,
701       //      and is at least three squares away from the pawn.
702       //
703       // These rules are probably not perfect, but in practice they work
704       // reasonably well.
705
706       if (relative_rank(strongerSide, pawnSq) <= RANK_5)
707           return SCALE_FACTOR_DRAW;
708       else
709       {
710           Bitboard path = forward_bb(strongerSide, pawnSq);
711
712           if (path & pos.pieces(weakerSide, KING))
713               return SCALE_FACTOR_DRAW;
714
715           if (  (pos.attacks_from<BISHOP>(weakerBishopSq) & path)
716               && square_distance(weakerBishopSq, pawnSq) >= 3)
717               return SCALE_FACTOR_DRAW;
718       }
719   }
720   return SCALE_FACTOR_NONE;
721 }
722
723
724 /// K, bishop and two pawns vs K and bishop. It detects a few basic draws with
725 /// opposite-colored bishops.
726 template<>
727 ScaleFactor Endgame<KBPPKB>::operator()(const Position& pos) const {
728
729   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == BishopValueMg);
730   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 1);
731   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 2);
732   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == BishopValueMg);
733   assert(pos.piece_count(weakerSide, BISHOP) == 1);
734   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
735
736   Square wbsq = pos.piece_list(strongerSide, BISHOP)[0];
737   Square bbsq = pos.piece_list(weakerSide, BISHOP)[0];
738
739   if (!opposite_colors(wbsq, bbsq))
740       return SCALE_FACTOR_NONE;
741
742   Square ksq = pos.king_square(weakerSide);
743   Square psq1 = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[0];
744   Square psq2 = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[1];
745   Rank r1 = rank_of(psq1);
746   Rank r2 = rank_of(psq2);
747   Square blockSq1, blockSq2;
748
749   if (relative_rank(strongerSide, psq1) > relative_rank(strongerSide, psq2))
750   {
751       blockSq1 = psq1 + pawn_push(strongerSide);
752       blockSq2 = file_of(psq2) | rank_of(psq1);
753   }
754   else
755   {
756       blockSq1 = psq2 + pawn_push(strongerSide);
757       blockSq2 = file_of(psq1) | rank_of(psq2);
758   }
759
760   switch (file_distance(psq1, psq2))
761   {
762   case 0:
763     // Both pawns are on the same file. Easy draw if defender firmly controls
764     // some square in the frontmost pawn's path.
765     if (   file_of(ksq) == file_of(blockSq1)
766         && relative_rank(strongerSide, ksq) >= relative_rank(strongerSide, blockSq1)
767         && opposite_colors(ksq, wbsq))
768         return SCALE_FACTOR_DRAW;
769     else
770         return SCALE_FACTOR_NONE;
771
772   case 1:
773     // Pawns on adjacent files. Draw if defender firmly controls the square
774     // in front of the frontmost pawn's path, and the square diagonally behind
775     // this square on the file of the other pawn.
776     if (   ksq == blockSq1
777         && opposite_colors(ksq, wbsq)
778         && (   bbsq == blockSq2
779             || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq2) & pos.pieces(weakerSide, BISHOP))
780             || abs(r1 - r2) >= 2))
781         return SCALE_FACTOR_DRAW;
782
783     else if (   ksq == blockSq2
784              && opposite_colors(ksq, wbsq)
785              && (   bbsq == blockSq1
786                  || (pos.attacks_from<BISHOP>(blockSq1) & pos.pieces(weakerSide, BISHOP))))
787         return SCALE_FACTOR_DRAW;
788     else
789         return SCALE_FACTOR_NONE;
790
791   default:
792     // The pawns are not on the same file or adjacent files. No scaling.
793     return SCALE_FACTOR_NONE;
794   }
795 }
796
797
798 /// K, bisop and a pawn vs K and knight. There is a single rule: If the defending
799 /// king is somewhere along the path of the pawn, and the square of the king is
800 /// not of the same color as the stronger side's bishop, it's a draw.
801 template<>
802 ScaleFactor Endgame<KBPKN>::operator()(const Position& pos) const {
803
804   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == BishopValueMg);
805   assert(pos.piece_count(strongerSide, BISHOP) == 1);
806   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 1);
807   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == KnightValueMg);
808   assert(pos.piece_count(weakerSide, KNIGHT) == 1);
809   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
810
811   Square pawnSq = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[0];
812   Square strongerBishopSq = pos.piece_list(strongerSide, BISHOP)[0];
813   Square weakerKingSq = pos.king_square(weakerSide);
814
815   if (   file_of(weakerKingSq) == file_of(pawnSq)
816       && relative_rank(strongerSide, pawnSq) < relative_rank(strongerSide, weakerKingSq)
817       && (   opposite_colors(weakerKingSq, strongerBishopSq)
818           || relative_rank(strongerSide, weakerKingSq) <= RANK_6))
819       return SCALE_FACTOR_DRAW;
820
821   return SCALE_FACTOR_NONE;
822 }
823
824
825 /// K, knight and a pawn vs K. There is a single rule: If the pawn is a rook pawn
826 /// on the 7th rank and the defending king prevents the pawn from advancing, the
827 /// position is drawn.
828 template<>
829 ScaleFactor Endgame<KNPK>::operator()(const Position& pos) const {
830
831   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == KnightValueMg);
832   assert(pos.piece_count(strongerSide, KNIGHT) == 1);
833   assert(pos.piece_count(strongerSide, PAWN) == 1);
834   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == VALUE_ZERO);
835   assert(pos.piece_count(weakerSide, PAWN) == 0);
836
837   Square pawnSq = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[0];
838   Square weakerKingSq = pos.king_square(weakerSide);
839
840   if (   pawnSq == relative_square(strongerSide, SQ_A7)
841       && square_distance(weakerKingSq, relative_square(strongerSide, SQ_A8)) <= 1)
842       return SCALE_FACTOR_DRAW;
843
844   if (   pawnSq == relative_square(strongerSide, SQ_H7)
845       && square_distance(weakerKingSq, relative_square(strongerSide, SQ_H8)) <= 1)
846       return SCALE_FACTOR_DRAW;
847
848   return SCALE_FACTOR_NONE;
849 }
850
851
852 /// K and a pawn vs K and a pawn. This is done by removing the weakest side's
853 /// pawn and probing the KP vs K bitbase: If the weakest side has a draw without
854 /// the pawn, she probably has at least a draw with the pawn as well. The exception
855 /// is when the stronger side's pawn is far advanced and not on a rook file; in
856 /// this case it is often possible to win (e.g. 8/4k3/3p4/3P4/6K1/8/8/8 w - - 0 1).
857 template<>
858 ScaleFactor Endgame<KPKP>::operator()(const Position& pos) const {
859
860   assert(pos.non_pawn_material(strongerSide) == VALUE_ZERO);
861   assert(pos.non_pawn_material(weakerSide) == VALUE_ZERO);
862   assert(pos.piece_count(WHITE, PAWN) == 1);
863   assert(pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1);
864
865   Square wksq = pos.king_square(strongerSide);
866   Square bksq = pos.king_square(weakerSide);
867   Square wpsq = pos.piece_list(strongerSide, PAWN)[0];
868   Color stm = pos.side_to_move();
869
870   if (strongerSide == BLACK)
871   {
872       wksq = ~wksq;
873       bksq = ~bksq;
874       wpsq = ~wpsq;
875       stm  = ~stm;
876   }
877
878   if (file_of(wpsq) >= FILE_E)
879   {
880       wksq = mirror(wksq);
881       bksq = mirror(bksq);
882       wpsq = mirror(wpsq);
883   }
884
885   // If the pawn has advanced to the fifth rank or further, and is not a
886   // rook pawn, it's too dangerous to assume that it's at least a draw.
887   if (   rank_of(wpsq) >= RANK_5
888       && file_of(wpsq) != FILE_A)
889       return SCALE_FACTOR_NONE;
890
891   // Probe the KPK bitbase with the weakest side's pawn removed. If it's a draw,
892   // it's probably at least a draw even with the pawn.
893   return Bitbases::probe_kpk(wksq, wpsq, bksq, stm) ? SCALE_FACTOR_NONE : SCALE_FACTOR_DRAW;
894 }