]> git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/material.cpp
Fix a condition in connected_moves()
[stockfish] / src / material.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 #include <cstring>
23
24 #include "material.h"
25
26 using namespace std;
27
28 namespace {
29
30   // Values modified by Joona Kiiski
31   const Value MidgameLimit = Value(15581);
32   const Value EndgameLimit = Value(3998);
33
34   // Scale factors used when one side has no more pawns
35   const int NoPawnsSF[4] = { 6, 12, 32 };
36
37   // Polynomial material balance parameters
38   const Value RedundantQueenPenalty = Value(320);
39   const Value RedundantRookPenalty  = Value(554);
40
41   const int LinearCoefficients[6] = { 1617, -162, -1172, -190, 105, 26 };
42
43   const int QuadraticCoefficientsSameColor[][PIECE_TYPE_NB] = {
44   { 7, 7, 7, 7, 7, 7 }, { 39, 2, 7, 7, 7, 7 }, { 35, 271, -4, 7, 7, 7 },
45   { 7, 25, 4, 7, 7, 7 }, { -27, -2, 46, 100, 56, 7 }, { 58, 29, 83, 148, -3, -25 } };
46
47   const int QuadraticCoefficientsOppositeColor[][PIECE_TYPE_NB] = {
48   { 41, 41, 41, 41, 41, 41 }, { 37, 41, 41, 41, 41, 41 }, { 10, 62, 41, 41, 41, 41 },
49   { 57, 64, 39, 41, 41, 41 }, { 50, 40, 23, -22, 41, 41 }, { 106, 101, 3, 151, 171, 41 } };
50
51   // Endgame evaluation and scaling functions accessed direcly and not through
52   // the function maps because correspond to more then one material hash key.
53   Endgame<KmmKm> EvaluateKmmKm[] = { Endgame<KmmKm>(WHITE), Endgame<KmmKm>(BLACK) };
54   Endgame<KXK>   EvaluateKXK[]   = { Endgame<KXK>(WHITE),   Endgame<KXK>(BLACK) };
55
56   Endgame<KBPsK>  ScaleKBPsK[]  = { Endgame<KBPsK>(WHITE),  Endgame<KBPsK>(BLACK) };
57   Endgame<KQKRPs> ScaleKQKRPs[] = { Endgame<KQKRPs>(WHITE), Endgame<KQKRPs>(BLACK) };
58   Endgame<KPsK>   ScaleKPsK[]   = { Endgame<KPsK>(WHITE),   Endgame<KPsK>(BLACK) };
59   Endgame<KPKP>   ScaleKPKP[]   = { Endgame<KPKP>(WHITE),   Endgame<KPKP>(BLACK) };
60
61   // Helper templates used to detect a given material distribution
62   template<Color Us> bool is_KXK(const Position& pos) {
63     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
64     return   pos.non_pawn_material(Them) == VALUE_ZERO
65           && pos.piece_count(Them, PAWN) == 0
66           && pos.non_pawn_material(Us)   >= RookValueMg;
67   }
68
69   template<Color Us> bool is_KBPsKs(const Position& pos) {
70     return   pos.non_pawn_material(Us)   == BishopValueMg
71           && pos.piece_count(Us, BISHOP) == 1
72           && pos.piece_count(Us, PAWN)   >= 1;
73   }
74
75   template<Color Us> bool is_KQKRPs(const Position& pos) {
76     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
77     return   pos.piece_count(Us, PAWN)    == 0
78           && pos.non_pawn_material(Us)    == QueenValueMg
79           && pos.piece_count(Us, QUEEN)   == 1
80           && pos.piece_count(Them, ROOK)  == 1
81           && pos.piece_count(Them, PAWN)  >= 1;
82   }
83
84 } // namespace
85
86
87 /// MaterialTable::probe() takes a position object as input, looks up a MaterialEntry
88 /// object, and returns a pointer to it. If the material configuration is not
89 /// already present in the table, it is computed and stored there, so we don't
90 /// have to recompute everything when the same material configuration occurs again.
91
92 MaterialEntry* MaterialTable::probe(const Position& pos) {
93
94   Key key = pos.material_key();
95   MaterialEntry* e = entries[key];
96
97   // If e->key matches the position's material hash key, it means that we
98   // have analysed this material configuration before, and we can simply
99   // return the information we found the last time instead of recomputing it.
100   if (e->key == key)
101       return e;
102
103   memset(e, 0, sizeof(MaterialEntry));
104   e->key = key;
105   e->factor[WHITE] = e->factor[BLACK] = (uint8_t)SCALE_FACTOR_NORMAL;
106   e->gamePhase = MaterialTable::game_phase(pos);
107
108   // Let's look if we have a specialized evaluation function for this
109   // particular material configuration. First we look for a fixed
110   // configuration one, then a generic one if previous search failed.
111   if (endgames.probe(key, e->evaluationFunction))
112       return e;
113
114   if (is_KXK<WHITE>(pos))
115   {
116       e->evaluationFunction = &EvaluateKXK[WHITE];
117       return e;
118   }
119
120   if (is_KXK<BLACK>(pos))
121   {
122       e->evaluationFunction = &EvaluateKXK[BLACK];
123       return e;
124   }
125
126   if (!pos.pieces(PAWN) && !pos.pieces(ROOK) && !pos.pieces(QUEEN))
127   {
128       // Minor piece endgame with at least one minor piece per side and
129       // no pawns. Note that the case KmmK is already handled by KXK.
130       assert((pos.pieces(WHITE, KNIGHT) | pos.pieces(WHITE, BISHOP)));
131       assert((pos.pieces(BLACK, KNIGHT) | pos.pieces(BLACK, BISHOP)));
132
133       if (   pos.piece_count(WHITE, BISHOP) + pos.piece_count(WHITE, KNIGHT) <= 2
134           && pos.piece_count(BLACK, BISHOP) + pos.piece_count(BLACK, KNIGHT) <= 2)
135       {
136           e->evaluationFunction = &EvaluateKmmKm[pos.side_to_move()];
137           return e;
138       }
139   }
140
141   // OK, we didn't find any special evaluation function for the current
142   // material configuration. Is there a suitable scaling function?
143   //
144   // We face problems when there are several conflicting applicable
145   // scaling functions and we need to decide which one to use.
146   EndgameBase<ScaleFactor>* sf;
147
148   if (endgames.probe(key, sf))
149   {
150       e->scalingFunction[sf->color()] = sf;
151       return e;
152   }
153
154   // Generic scaling functions that refer to more then one material
155   // distribution. Should be probed after the specialized ones.
156   // Note that these ones don't return after setting the function.
157   if (is_KBPsKs<WHITE>(pos))
158       e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKBPsK[WHITE];
159
160   if (is_KBPsKs<BLACK>(pos))
161       e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKBPsK[BLACK];
162
163   if (is_KQKRPs<WHITE>(pos))
164       e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKQKRPs[WHITE];
165
166   else if (is_KQKRPs<BLACK>(pos))
167       e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKQKRPs[BLACK];
168
169   Value npm_w = pos.non_pawn_material(WHITE);
170   Value npm_b = pos.non_pawn_material(BLACK);
171
172   if (npm_w + npm_b == VALUE_ZERO)
173   {
174       if (pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 0)
175       {
176           assert(pos.piece_count(WHITE, PAWN) >= 2);
177           e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPsK[WHITE];
178       }
179       else if (pos.piece_count(WHITE, PAWN) == 0)
180       {
181           assert(pos.piece_count(BLACK, PAWN) >= 2);
182           e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPsK[BLACK];
183       }
184       else if (pos.piece_count(WHITE, PAWN) == 1 && pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1)
185       {
186           // This is a special case because we set scaling functions
187           // for both colors instead of only one.
188           e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPKP[WHITE];
189           e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPKP[BLACK];
190       }
191   }
192
193   // No pawns makes it difficult to win, even with a material advantage
194   if (pos.piece_count(WHITE, PAWN) == 0 && npm_w - npm_b <= BishopValueMg)
195   {
196       e->factor[WHITE] = (uint8_t)
197       (npm_w == npm_b || npm_w < RookValueMg ? 0 : NoPawnsSF[std::min(pos.piece_count(WHITE, BISHOP), 2)]);
198   }
199
200   if (pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 0 && npm_b - npm_w <= BishopValueMg)
201   {
202       e->factor[BLACK] = (uint8_t)
203       (npm_w == npm_b || npm_b < RookValueMg ? 0 : NoPawnsSF[std::min(pos.piece_count(BLACK, BISHOP), 2)]);
204   }
205
206   // Compute the space weight
207   if (npm_w + npm_b >= 2 * QueenValueMg + 4 * RookValueMg + 2 * KnightValueMg)
208   {
209       int minorPieceCount =  pos.piece_count(WHITE, KNIGHT) + pos.piece_count(WHITE, BISHOP)
210                            + pos.piece_count(BLACK, KNIGHT) + pos.piece_count(BLACK, BISHOP);
211
212       e->spaceWeight = minorPieceCount * minorPieceCount;
213   }
214
215   // Evaluate the material imbalance. We use PIECE_TYPE_NONE as a place holder
216   // for the bishop pair "extended piece", this allow us to be more flexible
217   // in defining bishop pair bonuses.
218   const int pieceCount[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB] = {
219   { pos.piece_count(WHITE, BISHOP) > 1, pos.piece_count(WHITE, PAWN), pos.piece_count(WHITE, KNIGHT),
220     pos.piece_count(WHITE, BISHOP)    , pos.piece_count(WHITE, ROOK), pos.piece_count(WHITE, QUEEN) },
221   { pos.piece_count(BLACK, BISHOP) > 1, pos.piece_count(BLACK, PAWN), pos.piece_count(BLACK, KNIGHT),
222     pos.piece_count(BLACK, BISHOP)    , pos.piece_count(BLACK, ROOK), pos.piece_count(BLACK, QUEEN) } };
223
224   e->value = (int16_t)((imbalance<WHITE>(pieceCount) - imbalance<BLACK>(pieceCount)) / 16);
225   return e;
226 }
227
228
229 /// MaterialTable::imbalance() calculates imbalance comparing piece count of each
230 /// piece type for both colors.
231
232 template<Color Us>
233 int MaterialTable::imbalance(const int pieceCount[][PIECE_TYPE_NB]) {
234
235   const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
236
237   int pt1, pt2, pc, v;
238   int value = 0;
239
240   // Redundancy of major pieces, formula based on Kaufman's paper
241   // "The Evaluation of Material Imbalances in Chess"
242   if (pieceCount[Us][ROOK] > 0)
243       value -=  RedundantRookPenalty * (pieceCount[Us][ROOK] - 1)
244               + RedundantQueenPenalty * pieceCount[Us][QUEEN];
245
246   // Second-degree polynomial material imbalance by Tord Romstad
247   for (pt1 = NO_PIECE_TYPE; pt1 <= QUEEN; pt1++)
248   {
249       pc = pieceCount[Us][pt1];
250       if (!pc)
251           continue;
252
253       v = LinearCoefficients[pt1];
254
255       for (pt2 = NO_PIECE_TYPE; pt2 <= pt1; pt2++)
256           v +=  QuadraticCoefficientsSameColor[pt1][pt2] * pieceCount[Us][pt2]
257               + QuadraticCoefficientsOppositeColor[pt1][pt2] * pieceCount[Them][pt2];
258
259       value += pc * v;
260   }
261   return value;
262 }
263
264
265 /// MaterialTable::game_phase() calculates the phase given the current
266 /// position. Because the phase is strictly a function of the material, it
267 /// is stored in MaterialEntry.
268
269 Phase MaterialTable::game_phase(const Position& pos) {
270
271   Value npm = pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK);
272
273   return  npm >= MidgameLimit ? PHASE_MIDGAME
274         : npm <= EndgameLimit ? PHASE_ENDGAME
275         : Phase(((npm - EndgameLimit) * 128) / (MidgameLimit - EndgameLimit));
276 }