Merge remote-tracking branch 'upstream/master' into HEAD
[stockfish] / src / endgame.cpp
1 /*
2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
3   Copyright (C) 2004-2021 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
4
5   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
6   it under the terms of the GNU General Public License as published by
7   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
8   (at your option) any later version.
9
10   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
11   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
12   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
13   GNU General Public License for more details.
14
15   You should have received a copy of the GNU General Public License
16   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
17 */
18
19 #include <cassert>
20
21 #include "bitboard.h"
22 #include "endgame.h"
23 #include "movegen.h"
24
25 namespace Stockfish {
26
27 namespace {
28
29   // Used to drive the king towards the edge of the board
30   // in KX vs K and KQ vs KR endgames.
31   // Values range from 27 (center squares) to 90 (in the corners)
32   inline int push_to_edge(Square s) {
33       int rd = edge_distance(rank_of(s)), fd = edge_distance(file_of(s));
34       return 90 - (7 * fd * fd / 2 + 7 * rd * rd / 2);
35   }
36
37   // Used to drive the king towards A1H8 corners in KBN vs K endgames.
38   // Values range from 0 on A8H1 diagonal to 7 in A1H8 corners
39   inline int push_to_corner(Square s) {
40       return abs(7 - rank_of(s) - file_of(s));
41   }
42
43   // Drive a piece close to or away from another piece
44   inline int push_close(Square s1, Square s2) { return 140 - 20 * distance(s1, s2); }
45   inline int push_away(Square s1, Square s2) { return 120 - push_close(s1, s2); }
46
47 #ifndef NDEBUG
48   bool verify_material(const Position& pos, Color c, Value npm, int pawnsCnt) {
49     return pos.non_pawn_material(c) == npm && pos.count<PAWN>(c) == pawnsCnt;
50   }
51 #endif
52
53   // Map the square as if strongSide is white and strongSide's only pawn
54   // is on the left half of the board.
55   Square normalize(const Position& pos, Color strongSide, Square sq) {
56
57     assert(pos.count<PAWN>(strongSide) == 1);
58
59     if (file_of(pos.square<PAWN>(strongSide)) >= FILE_E)
60         sq = flip_file(sq);
61
62     return strongSide == WHITE ? sq : flip_rank(sq);
63   }
64
65 } // namespace
66
67
68 namespace Endgames {
69
70   std::pair<Map<Value>, Map<ScaleFactor>> maps;
71
72   void init() {
73
74     add<KPK>("KPK");
75     add<KNNK>("KNNK");
76     add<KBNK>("KBNK");
77     add<KRKP>("KRKP");
78     add<KRKB>("KRKB");
79     add<KRKN>("KRKN");
80     add<KQKP>("KQKP");
81     add<KQKR>("KQKR");
82     add<KNNKP>("KNNKP");
83
84     add<KRPKR>("KRPKR");
85     add<KRPKB>("KRPKB");
86     add<KBPKB>("KBPKB");
87     add<KBPKN>("KBPKN");
88     add<KBPPKB>("KBPPKB");
89     add<KRPPKRP>("KRPPKRP");
90   }
91 }
92
93
94 /// Mate with KX vs K. This function is used to evaluate positions with
95 /// king and plenty of material vs a lone king. It simply gives the
96 /// attacking side a bonus for driving the defending king towards the edge
97 /// of the board, and for keeping the distance between the two kings small.
98 template<>
99 Value Endgame<KXK>::operator()(const Position& pos) const {
100
101   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
102   assert(!pos.checkers()); // Eval is never called when in check
103
104   // Stalemate detection with lone king
105   if (pos.side_to_move() == weakSide && !MoveList<LEGAL>(pos).size())
106       return VALUE_DRAW;
107
108   Square strongKing = pos.square<KING>(strongSide);
109   Square weakKing   = pos.square<KING>(weakSide);
110
111   Value result =  pos.non_pawn_material(strongSide)
112                 + pos.count<PAWN>(strongSide) * PawnValueEg
113                 + push_to_edge(weakKing)
114                 + push_close(strongKing, weakKing);
115
116   if (   pos.count<QUEEN>(strongSide)
117       || pos.count<ROOK>(strongSide)
118       ||(pos.count<BISHOP>(strongSide) && pos.count<KNIGHT>(strongSide))
119       || (   (pos.pieces(strongSide, BISHOP) & ~DarkSquares)
120           && (pos.pieces(strongSide, BISHOP) &  DarkSquares)))
121       result = std::min(result + VALUE_KNOWN_WIN, VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY - 1);
122
123   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
124 }
125
126
127 /// Mate with KBN vs K. This is similar to KX vs K, but we have to drive the
128 /// defending king towards a corner square that our bishop attacks.
129 template<>
130 Value Endgame<KBNK>::operator()(const Position& pos) const {
131
132   assert(verify_material(pos, strongSide, KnightValueMg + BishopValueMg, 0));
133   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
134
135   Square strongKing   = pos.square<KING>(strongSide);
136   Square strongBishop = pos.square<BISHOP>(strongSide);
137   Square weakKing     = pos.square<KING>(weakSide);
138
139   // If our bishop does not attack A1/H8, we flip the enemy king square
140   // to drive to opposite corners (A8/H1).
141
142   Value result =  (VALUE_KNOWN_WIN + 3520)
143                 + push_close(strongKing, weakKing)
144                 + 420 * push_to_corner(opposite_colors(strongBishop, SQ_A1) ? flip_file(weakKing) : weakKing);
145
146   assert(abs(result) < VALUE_TB_WIN_IN_MAX_PLY);
147   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
148 }
149
150
151 /// KP vs K. This endgame is evaluated with the help of a bitbase
152 template<>
153 Value Endgame<KPK>::operator()(const Position& pos) const {
154
155   assert(verify_material(pos, strongSide, VALUE_ZERO, 1));
156   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
157
158   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
159   Square strongKing = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
160   Square strongPawn = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
161   Square weakKing   = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
162
163   Color us = strongSide == pos.side_to_move() ? WHITE : BLACK;
164
165   if (!Bitbases::probe(strongKing, strongPawn, weakKing, us))
166       return VALUE_DRAW;
167
168   Value result = VALUE_KNOWN_WIN + PawnValueEg + Value(rank_of(strongPawn));
169
170   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
171 }
172
173
174 /// KR vs KP. This is a somewhat tricky endgame to evaluate precisely without
175 /// a bitbase. The function below returns drawish scores when the pawn is
176 /// far advanced with support of the king, while the attacking king is far
177 /// away.
178 template<>
179 Value Endgame<KRKP>::operator()(const Position& pos) const {
180
181   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
182   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 1));
183
184   Square strongKing = pos.square<KING>(strongSide);
185   Square weakKing   = pos.square<KING>(weakSide);
186   Square strongRook = pos.square<ROOK>(strongSide);
187   Square weakPawn   = pos.square<PAWN>(weakSide);
188   Square queeningSquare = make_square(file_of(weakPawn), relative_rank(weakSide, RANK_8));
189   Value result;
190
191   // If the stronger side's king is in front of the pawn, it's a win
192   if (forward_file_bb(strongSide, strongKing) & weakPawn)
193       result = RookValueEg - distance(strongKing, weakPawn);
194
195   // If the weaker side's king is too far from the pawn and the rook,
196   // it's a win.
197   else if (   distance(weakKing, weakPawn) >= 3 + (pos.side_to_move() == weakSide)
198            && distance(weakKing, strongRook) >= 3)
199       result = RookValueEg - distance(strongKing, weakPawn);
200
201   // If the pawn is far advanced and supported by the defending king,
202   // the position is drawish
203   else if (   relative_rank(strongSide, weakKing) <= RANK_3
204            && distance(weakKing, weakPawn) == 1
205            && relative_rank(strongSide, strongKing) >= RANK_4
206            && distance(strongKing, weakPawn) > 2 + (pos.side_to_move() == strongSide))
207       result = Value(80) - 8 * distance(strongKing, weakPawn);
208
209   else
210       result =  Value(200) - 8 * (  distance(strongKing, weakPawn + pawn_push(weakSide))
211                                   - distance(weakKing, weakPawn + pawn_push(weakSide))
212                                   - distance(weakPawn, queeningSquare));
213
214   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
215 }
216
217
218 /// KR vs KB. This is very simple, and always returns drawish scores. The
219 /// score is slightly bigger when the defending king is close to the edge.
220 template<>
221 Value Endgame<KRKB>::operator()(const Position& pos) const {
222
223   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
224   assert(verify_material(pos, weakSide, BishopValueMg, 0));
225
226   Value result = Value(push_to_edge(pos.square<KING>(weakSide)));
227   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
228 }
229
230
231 /// KR vs KN. The attacking side has slightly better winning chances than
232 /// in KR vs KB, particularly if the king and the knight are far apart.
233 template<>
234 Value Endgame<KRKN>::operator()(const Position& pos) const {
235
236   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 0));
237   assert(verify_material(pos, weakSide, KnightValueMg, 0));
238
239   Square weakKing   = pos.square<KING>(weakSide);
240   Square weakKnight = pos.square<KNIGHT>(weakSide);
241   Value result = Value(push_to_edge(weakKing) + push_away(weakKing, weakKnight));
242   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
243 }
244
245
246 /// KQ vs KP. In general, this is a win for the stronger side, but there are a
247 /// few important exceptions. A pawn on 7th rank and on the A,C,F or H files
248 /// with a king positioned next to it can be a draw, so in that case, we only
249 /// use the distance between the kings.
250 template<>
251 Value Endgame<KQKP>::operator()(const Position& pos) const {
252
253   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
254   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 1));
255
256   Square strongKing = pos.square<KING>(strongSide);
257   Square weakKing   = pos.square<KING>(weakSide);
258   Square weakPawn   = pos.square<PAWN>(weakSide);
259
260   Value result = Value(push_close(strongKing, weakKing));
261
262   if (   relative_rank(weakSide, weakPawn) != RANK_7
263       || distance(weakKing, weakPawn) != 1
264       || ((FileBBB | FileDBB | FileEBB | FileGBB) & weakPawn))
265       result += QueenValueEg - PawnValueEg;
266
267   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
268 }
269
270
271 /// KQ vs KR. This is almost identical to KX vs K: we give the attacking
272 /// king a bonus for having the kings close together, and for forcing the
273 /// defending king towards the edge. If we also take care to avoid null move for
274 /// the defending side in the search, this is usually sufficient to win KQ vs KR.
275 template<>
276 Value Endgame<KQKR>::operator()(const Position& pos) const {
277
278   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
279   assert(verify_material(pos, weakSide, RookValueMg, 0));
280
281   Square strongKing = pos.square<KING>(strongSide);
282   Square weakKing   = pos.square<KING>(weakSide);
283
284   Value result =  QueenValueEg
285                 - RookValueEg
286                 + push_to_edge(weakKing)
287                 + push_close(strongKing, weakKing);
288
289   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
290 }
291
292
293 /// KNN vs KP. Very drawish, but there are some mate opportunities if we can
294 /// press the weakSide King to a corner before the pawn advances too much.
295 template<>
296 Value Endgame<KNNKP>::operator()(const Position& pos) const {
297
298   assert(verify_material(pos, strongSide, 2 * KnightValueMg, 0));
299   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 1));
300
301   Square weakKing = pos.square<KING>(weakSide);
302   Square weakPawn = pos.square<PAWN>(weakSide);
303
304   Value result =      PawnValueEg
305                +  2 * push_to_edge(weakKing)
306                - 10 * relative_rank(weakSide, weakPawn);
307
308   return strongSide == pos.side_to_move() ? result : -result;
309 }
310
311
312 /// Some cases of trivial draws
313 template<> Value Endgame<KNNK>::operator()(const Position&) const { return VALUE_DRAW; }
314
315
316 /// KB and one or more pawns vs K. It checks for draws with rook pawns and
317 /// a bishop of the wrong color. If such a draw is detected, SCALE_FACTOR_DRAW
318 /// is returned. If not, the return value is SCALE_FACTOR_NONE, i.e. no scaling
319 /// will be used.
320 template<>
321 ScaleFactor Endgame<KBPsK>::operator()(const Position& pos) const {
322
323   assert(pos.non_pawn_material(strongSide) == BishopValueMg);
324   assert(pos.count<PAWN>(strongSide) >= 1);
325
326   // No assertions about the material of weakSide, because we want draws to
327   // be detected even when the weaker side has some pawns.
328
329   Bitboard strongPawns = pos.pieces(strongSide, PAWN);
330   Bitboard allPawns = pos.pieces(PAWN);
331
332   Square strongBishop = pos.square<BISHOP>(strongSide);
333   Square weakKing = pos.square<KING>(weakSide);
334   Square strongKing = pos.square<KING>(strongSide);
335
336   // All strongSide pawns are on a single rook file?
337   if (!(strongPawns & ~FileABB) || !(strongPawns & ~FileHBB))
338   {
339       Square queeningSquare = relative_square(strongSide, make_square(file_of(lsb(strongPawns)), RANK_8));
340
341       if (   opposite_colors(queeningSquare, strongBishop)
342           && distance(queeningSquare, weakKing) <= 1)
343           return SCALE_FACTOR_DRAW;
344   }
345
346   // If all the pawns are on the same B or G file, then it's potentially a draw
347   if ((!(allPawns & ~FileBBB) || !(allPawns & ~FileGBB))
348       && pos.non_pawn_material(weakSide) == 0
349       && pos.count<PAWN>(weakSide) >= 1)
350   {
351       // Get the least advanced weakSide pawn
352       Square weakPawn = frontmost_sq(strongSide, pos.pieces(weakSide, PAWN));
353
354       // There's potential for a draw if our pawn is blocked on the 7th rank,
355       // the bishop cannot attack it or they only have one pawn left.
356       if (   relative_rank(strongSide, weakPawn) == RANK_7
357           && (strongPawns & (weakPawn + pawn_push(weakSide)))
358           && (opposite_colors(strongBishop, weakPawn) || !more_than_one(strongPawns)))
359       {
360           int strongKingDist = distance(weakPawn, strongKing);
361           int weakKingDist = distance(weakPawn, weakKing);
362
363           // It's a draw if the weak king is on its back two ranks, within 2
364           // squares of the blocking pawn and the strong king is not
365           // closer. (I think this rule only fails in practically
366           // unreachable positions such as 5k1K/6p1/6P1/8/8/3B4/8/8 w
367           // and positions where qsearch will immediately correct the
368           // problem such as 8/4k1p1/6P1/1K6/3B4/8/8/8 w).
369           if (   relative_rank(strongSide, weakKing) >= RANK_7
370               && weakKingDist <= 2
371               && weakKingDist <= strongKingDist)
372               return SCALE_FACTOR_DRAW;
373       }
374   }
375
376   return SCALE_FACTOR_NONE;
377 }
378
379
380 /// KQ vs KR and one or more pawns. It tests for fortress draws with a rook on
381 /// the third rank defended by a pawn.
382 template<>
383 ScaleFactor Endgame<KQKRPs>::operator()(const Position& pos) const {
384
385   assert(verify_material(pos, strongSide, QueenValueMg, 0));
386   assert(pos.count<ROOK>(weakSide) == 1);
387   assert(pos.count<PAWN>(weakSide) >= 1);
388
389   Square strongKing = pos.square<KING>(strongSide);
390   Square weakKing   = pos.square<KING>(weakSide);
391   Square weakRook   = pos.square<ROOK>(weakSide);
392
393   if (    relative_rank(weakSide,   weakKing) <= RANK_2
394       &&  relative_rank(weakSide, strongKing) >= RANK_4
395       &&  relative_rank(weakSide,   weakRook) == RANK_3
396       && (  pos.pieces(weakSide, PAWN)
397           & attacks_bb<KING>(weakKing)
398           & pawn_attacks_bb(strongSide, weakRook)))
399           return SCALE_FACTOR_DRAW;
400
401   return SCALE_FACTOR_NONE;
402 }
403
404
405 /// KRP vs KR. This function knows a handful of the most important classes of
406 /// drawn positions, but is far from perfect. It would probably be a good idea
407 /// to add more knowledge in the future.
408 ///
409 /// It would also be nice to rewrite the actual code for this function,
410 /// which is mostly copied from Glaurung 1.x, and isn't very pretty.
411 template<>
412 ScaleFactor Endgame<KRPKR>::operator()(const Position& pos) const {
413
414   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 1));
415   assert(verify_material(pos, weakSide,   RookValueMg, 0));
416
417   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
418   Square strongKing = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
419   Square strongRook = normalize(pos, strongSide, pos.square<ROOK>(strongSide));
420   Square strongPawn = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
421   Square weakKing = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
422   Square weakRook = normalize(pos, strongSide, pos.square<ROOK>(weakSide));
423
424   File pawnFile = file_of(strongPawn);
425   Rank pawnRank = rank_of(strongPawn);
426   Square queeningSquare = make_square(pawnFile, RANK_8);
427   int tempo = (pos.side_to_move() == strongSide);
428
429   // If the pawn is not too far advanced and the defending king defends the
430   // queening square, use the third-rank defence.
431   if (   pawnRank <= RANK_5
432       && distance(weakKing, queeningSquare) <= 1
433       && strongKing <= SQ_H5
434       && (rank_of(weakRook) == RANK_6 || (pawnRank <= RANK_3 && rank_of(strongRook) != RANK_6)))
435       return SCALE_FACTOR_DRAW;
436
437   // The defending side saves a draw by checking from behind in case the pawn
438   // has advanced to the 6th rank with the king behind.
439   if (   pawnRank == RANK_6
440       && distance(weakKing, queeningSquare) <= 1
441       && rank_of(strongKing) + tempo <= RANK_6
442       && (rank_of(weakRook) == RANK_1 || (!tempo && distance<File>(weakRook, strongPawn) >= 3)))
443       return SCALE_FACTOR_DRAW;
444
445   if (   pawnRank >= RANK_6
446       && weakKing == queeningSquare
447       && rank_of(weakRook) == RANK_1
448       && (!tempo || distance(strongKing, strongPawn) >= 2))
449       return SCALE_FACTOR_DRAW;
450
451   // White pawn on a7 and rook on a8 is a draw if black's king is on g7 or h7
452   // and the black rook is behind the pawn.
453   if (   strongPawn == SQ_A7
454       && strongRook == SQ_A8
455       && (weakKing == SQ_H7 || weakKing == SQ_G7)
456       && file_of(weakRook) == FILE_A
457       && (rank_of(weakRook) <= RANK_3 || file_of(strongKing) >= FILE_D || rank_of(strongKing) <= RANK_5))
458       return SCALE_FACTOR_DRAW;
459
460   // If the defending king blocks the pawn and the attacking king is too far
461   // away, it's a draw.
462   if (   pawnRank <= RANK_5
463       && weakKing == strongPawn + NORTH
464       && distance(strongKing, strongPawn) - tempo >= 2
465       && distance(strongKing, weakRook) - tempo >= 2)
466       return SCALE_FACTOR_DRAW;
467
468   // Pawn on the 7th rank supported by the rook from behind usually wins if the
469   // attacking king is closer to the queening square than the defending king,
470   // and the defending king cannot gain tempi by threatening the attacking rook.
471   if (   pawnRank == RANK_7
472       && pawnFile != FILE_A
473       && file_of(strongRook) == pawnFile
474       && strongRook != queeningSquare
475       && (distance(strongKing, queeningSquare) < distance(weakKing, queeningSquare) - 2 + tempo)
476       && (distance(strongKing, queeningSquare) < distance(weakKing, strongRook) + tempo))
477       return ScaleFactor(SCALE_FACTOR_MAX - 2 * distance(strongKing, queeningSquare));
478
479   // Similar to the above, but with the pawn further back
480   if (   pawnFile != FILE_A
481       && file_of(strongRook) == pawnFile
482       && strongRook < strongPawn
483       && (distance(strongKing, queeningSquare) < distance(weakKing, queeningSquare) - 2 + tempo)
484       && (distance(strongKing, strongPawn + NORTH) < distance(weakKing, strongPawn + NORTH) - 2 + tempo)
485       && (  distance(weakKing, strongRook) + tempo >= 3
486           || (    distance(strongKing, queeningSquare) < distance(weakKing, strongRook) + tempo
487               && (distance(strongKing, strongPawn + NORTH) < distance(weakKing, strongPawn) + tempo))))
488       return ScaleFactor(  SCALE_FACTOR_MAX
489                          - 8 * distance(strongPawn, queeningSquare)
490                          - 2 * distance(strongKing, queeningSquare));
491
492   // If the pawn is not far advanced and the defending king is somewhere in
493   // the pawn's path, it's probably a draw.
494   if (pawnRank <= RANK_4 && weakKing > strongPawn)
495   {
496       if (file_of(weakKing) == file_of(strongPawn))
497           return ScaleFactor(10);
498       if (   distance<File>(weakKing, strongPawn) == 1
499           && distance(strongKing, weakKing) > 2)
500           return ScaleFactor(24 - 2 * distance(strongKing, weakKing));
501   }
502   return SCALE_FACTOR_NONE;
503 }
504
505 template<>
506 ScaleFactor Endgame<KRPKB>::operator()(const Position& pos) const {
507
508   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 1));
509   assert(verify_material(pos, weakSide, BishopValueMg, 0));
510
511   // Test for a rook pawn
512   if (pos.pieces(PAWN) & (FileABB | FileHBB))
513   {
514       Square weakKing = pos.square<KING>(weakSide);
515       Square weakBishop = pos.square<BISHOP>(weakSide);
516       Square strongKing = pos.square<KING>(strongSide);
517       Square strongPawn = pos.square<PAWN>(strongSide);
518       Rank pawnRank = relative_rank(strongSide, strongPawn);
519       Direction push = pawn_push(strongSide);
520
521       // If the pawn is on the 5th rank and the pawn (currently) is on
522       // the same color square as the bishop then there is a chance of
523       // a fortress. Depending on the king position give a moderate
524       // reduction or a stronger one if the defending king is near the
525       // corner but not trapped there.
526       if (pawnRank == RANK_5 && !opposite_colors(weakBishop, strongPawn))
527       {
528           int d = distance(strongPawn + 3 * push, weakKing);
529
530           if (d <= 2 && !(d == 0 && weakKing == strongKing + 2 * push))
531               return ScaleFactor(24);
532           else
533               return ScaleFactor(48);
534       }
535
536       // When the pawn has moved to the 6th rank we can be fairly sure
537       // it's drawn if the bishop attacks the square in front of the
538       // pawn from a reasonable distance and the defending king is near
539       // the corner
540       if (   pawnRank == RANK_6
541           && distance(strongPawn + 2 * push, weakKing) <= 1
542           && (attacks_bb<BISHOP>(weakBishop) & (strongPawn + push))
543           && distance<File>(weakBishop, strongPawn) >= 2)
544           return ScaleFactor(8);
545   }
546
547   return SCALE_FACTOR_NONE;
548 }
549
550 /// KRPP vs KRP. There is just a single rule: if the stronger side has no passed
551 /// pawns and the defending king is actively placed, the position is drawish.
552 template<>
553 ScaleFactor Endgame<KRPPKRP>::operator()(const Position& pos) const {
554
555   assert(verify_material(pos, strongSide, RookValueMg, 2));
556   assert(verify_material(pos, weakSide,   RookValueMg, 1));
557
558   Square strongPawn1 = lsb(pos.pieces(strongSide, PAWN));
559   Square strongPawn2 = msb(pos.pieces(strongSide, PAWN));
560   Square weakKing = pos.square<KING>(weakSide);
561
562   // Does the stronger side have a passed pawn?
563   if (pos.pawn_passed(strongSide, strongPawn1) || pos.pawn_passed(strongSide, strongPawn2))
564       return SCALE_FACTOR_NONE;
565
566   Rank pawnRank = std::max(relative_rank(strongSide, strongPawn1), relative_rank(strongSide, strongPawn2));
567
568   if (   distance<File>(weakKing, strongPawn1) <= 1
569       && distance<File>(weakKing, strongPawn2) <= 1
570       && relative_rank(strongSide, weakKing) > pawnRank)
571   {
572       assert(pawnRank > RANK_1 && pawnRank < RANK_7);
573       return ScaleFactor(7 * pawnRank);
574   }
575   return SCALE_FACTOR_NONE;
576 }
577
578
579 /// K and two or more pawns vs K. There is just a single rule here: if all pawns
580 /// are on the same rook file and are blocked by the defending king, it's a draw.
581 template<>
582 ScaleFactor Endgame<KPsK>::operator()(const Position& pos) const {
583
584   assert(pos.non_pawn_material(strongSide) == VALUE_ZERO);
585   assert(pos.count<PAWN>(strongSide) >= 2);
586   assert(verify_material(pos, weakSide, VALUE_ZERO, 0));
587
588   Square weakKing = pos.square<KING>(weakSide);
589   Bitboard strongPawns = pos.pieces(strongSide, PAWN);
590
591   // If all pawns are ahead of the king on a single rook file, it's a draw.
592   if (   !(strongPawns & ~(FileABB | FileHBB))
593       && !(strongPawns & ~passed_pawn_span(weakSide, weakKing)))
594       return SCALE_FACTOR_DRAW;
595
596   return SCALE_FACTOR_NONE;
597 }
598
599
600 /// KBP vs KB. There are two rules: if the defending king is somewhere along the
601 /// path of the pawn, and the square of the king is not of the same color as the
602 /// stronger side's bishop, it's a draw. If the two bishops have opposite color,
603 /// it's almost always a draw.
604 template<>
605 ScaleFactor Endgame<KBPKB>::operator()(const Position& pos) const {
606
607   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 1));
608   assert(verify_material(pos, weakSide,   BishopValueMg, 0));
609
610   Square strongPawn = pos.square<PAWN>(strongSide);
611   Square strongBishop = pos.square<BISHOP>(strongSide);
612   Square weakBishop = pos.square<BISHOP>(weakSide);
613   Square weakKing = pos.square<KING>(weakSide);
614
615   // Case 1: Defending king blocks the pawn, and cannot be driven away
616   if (   (forward_file_bb(strongSide, strongPawn) & weakKing)
617       && (   opposite_colors(weakKing, strongBishop)
618           || relative_rank(strongSide, weakKing) <= RANK_6))
619       return SCALE_FACTOR_DRAW;
620
621   // Case 2: Opposite colored bishops
622   if (opposite_colors(strongBishop, weakBishop))
623       return SCALE_FACTOR_DRAW;
624
625   return SCALE_FACTOR_NONE;
626 }
627
628
629 /// KBPP vs KB. It detects a few basic draws with opposite-colored bishops
630 template<>
631 ScaleFactor Endgame<KBPPKB>::operator()(const Position& pos) const {
632
633   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 2));
634   assert(verify_material(pos, weakSide,   BishopValueMg, 0));
635
636   Square strongBishop = pos.square<BISHOP>(strongSide);
637   Square weakBishop   = pos.square<BISHOP>(weakSide);
638
639   if (!opposite_colors(strongBishop, weakBishop))
640       return SCALE_FACTOR_NONE;
641
642   Square weakKing = pos.square<KING>(weakSide);
643   Square strongPawn1 = lsb(pos.pieces(strongSide, PAWN));
644   Square strongPawn2 = msb(pos.pieces(strongSide, PAWN));
645   Square blockSq1, blockSq2;
646
647   if (relative_rank(strongSide, strongPawn1) > relative_rank(strongSide, strongPawn2))
648   {
649       blockSq1 = strongPawn1 + pawn_push(strongSide);
650       blockSq2 = make_square(file_of(strongPawn2), rank_of(strongPawn1));
651   }
652   else
653   {
654       blockSq1 = strongPawn2 + pawn_push(strongSide);
655       blockSq2 = make_square(file_of(strongPawn1), rank_of(strongPawn2));
656   }
657
658   switch (distance<File>(strongPawn1, strongPawn2))
659   {
660   case 0:
661     // Both pawns are on the same file. It's an easy draw if the defender firmly
662     // controls some square in the frontmost pawn's path.
663     if (   file_of(weakKing) == file_of(blockSq1)
664         && relative_rank(strongSide, weakKing) >= relative_rank(strongSide, blockSq1)
665         && opposite_colors(weakKing, strongBishop))
666         return SCALE_FACTOR_DRAW;
667     else
668         return SCALE_FACTOR_NONE;
669
670   case 1:
671     // Pawns on adjacent files. It's a draw if the defender firmly controls the
672     // square in front of the frontmost pawn's path, and the square diagonally
673     // behind this square on the file of the other pawn.
674     if (   weakKing == blockSq1
675         && opposite_colors(weakKing, strongBishop)
676         && (   weakBishop == blockSq2
677             || (attacks_bb<BISHOP>(blockSq2, pos.pieces()) & pos.pieces(weakSide, BISHOP))
678             || distance<Rank>(strongPawn1, strongPawn2) >= 2))
679         return SCALE_FACTOR_DRAW;
680
681     else if (   weakKing == blockSq2
682              && opposite_colors(weakKing, strongBishop)
683              && (   weakBishop == blockSq1
684                  || (attacks_bb<BISHOP>(blockSq1, pos.pieces()) & pos.pieces(weakSide, BISHOP))))
685         return SCALE_FACTOR_DRAW;
686     else
687         return SCALE_FACTOR_NONE;
688
689   default:
690     // The pawns are not on the same file or adjacent files. No scaling.
691     return SCALE_FACTOR_NONE;
692   }
693 }
694
695
696 /// KBP vs KN. There is a single rule: if the defending king is somewhere along
697 /// the path of the pawn, and the square of the king is not of the same color as
698 /// the stronger side's bishop, it's a draw.
699 template<>
700 ScaleFactor Endgame<KBPKN>::operator()(const Position& pos) const {
701
702   assert(verify_material(pos, strongSide, BishopValueMg, 1));
703   assert(verify_material(pos, weakSide, KnightValueMg, 0));
704
705   Square strongPawn = pos.square<PAWN>(strongSide);
706   Square strongBishop = pos.square<BISHOP>(strongSide);
707   Square weakKing = pos.square<KING>(weakSide);
708
709   if (   file_of(weakKing) == file_of(strongPawn)
710       && relative_rank(strongSide, strongPawn) < relative_rank(strongSide, weakKing)
711       && (   opposite_colors(weakKing, strongBishop)
712           || relative_rank(strongSide, weakKing) <= RANK_6))
713       return SCALE_FACTOR_DRAW;
714
715   return SCALE_FACTOR_NONE;
716 }
717
718
719 /// KP vs KP. This is done by removing the weakest side's pawn and probing the
720 /// KP vs K bitbase: if the weakest side has a draw without the pawn, it probably
721 /// has at least a draw with the pawn as well. The exception is when the stronger
722 /// side's pawn is far advanced and not on a rook file; in this case it is often
723 /// possible to win (e.g. 8/4k3/3p4/3P4/6K1/8/8/8 w - - 0 1).
724 template<>
725 ScaleFactor Endgame<KPKP>::operator()(const Position& pos) const {
726
727   assert(verify_material(pos, strongSide, VALUE_ZERO, 1));
728   assert(verify_material(pos, weakSide,   VALUE_ZERO, 1));
729
730   // Assume strongSide is white and the pawn is on files A-D
731   Square strongKing = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(strongSide));
732   Square weakKing   = normalize(pos, strongSide, pos.square<KING>(weakSide));
733   Square strongPawn = normalize(pos, strongSide, pos.square<PAWN>(strongSide));
734
735   Color us = strongSide == pos.side_to_move() ? WHITE : BLACK;
736
737   // If the pawn has advanced to the fifth rank or further, and is not a
738   // rook pawn, it's too dangerous to assume that it's at least a draw.
739   if (rank_of(strongPawn) >= RANK_5 && file_of(strongPawn) != FILE_A)
740       return SCALE_FACTOR_NONE;
741
742   // Probe the KPK bitbase with the weakest side's pawn removed. If it's a draw,
743   // it's probably at least a draw even with the pawn.
744   return Bitbases::probe(strongKing, strongPawn, weakKing, us) ? SCALE_FACTOR_NONE : SCALE_FACTOR_DRAW;
745 }
746
747 } // namespace Stockfish