git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/material.cpp

   1 /*
   2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
   3   Copyright (C) 2004-2020 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 #include <cstring>   // For std::memset
  21
  22 #include "material.h"
  23 #include "thread.h"
  24
  25 using namespace std;
  26
  27 namespace {
  28
  29   // Polynomial material imbalance parameters
  30
  31   constexpr int QuadraticOurs[][PIECE_TYPE_NB] = {
  32     //            OUR PIECES
  33     // pair pawn knight bishop rook queen
  34     {1438                               }, // Bishop pair
  35     {  40,   38                         }, // Pawn
  36     {  32,  255, -62                    }, // Knight      OUR PIECES
  37     {   0,  104,   4,    0              }, // Bishop
  38     { -26,   -2,  47,   105,  -208      }, // Rook
  39     {-189,   24, 117,   133,  -134, -6  }  // Queen
  40   };
  41
  42   constexpr int QuadraticTheirs[][PIECE_TYPE_NB] = {
  43     //           THEIR PIECES
  44     // pair pawn knight bishop rook queen
  45     {                                   }, // Bishop pair
  46     {  36,                              }, // Pawn
  47     {   9,   63,                        }, // Knight      OUR PIECES
  48     {  59,   65,  42,                   }, // Bishop
  49     {  46,   39,  24,   -24,            }, // Rook
  50     {  97,  100, -42,   137,  268,      }  // Queen
  51   };
  52
  53   // Endgame evaluation and scaling functions are accessed directly and not through
  54   // the function maps because they correspond to more than one material hash key.
  55   Endgame<KXK>    EvaluateKXK[] = { Endgame<KXK>(WHITE),    Endgame<KXK>(BLACK) };
  56
  57   Endgame<KBPsK>  ScaleKBPsK[]  = { Endgame<KBPsK>(WHITE),  Endgame<KBPsK>(BLACK) };
  58   Endgame<KQKRPs> ScaleKQKRPs[] = { Endgame<KQKRPs>(WHITE), Endgame<KQKRPs>(BLACK) };
  59   Endgame<KPsK>   ScaleKPsK[]   = { Endgame<KPsK>(WHITE),   Endgame<KPsK>(BLACK) };
  60   Endgame<KPKP>   ScaleKPKP[]   = { Endgame<KPKP>(WHITE),   Endgame<KPKP>(BLACK) };
  61
  62   // Helper used to detect a given material distribution
  63   bool is_KXK(const Position& pos, Color us) {
  64     return  !more_than_one(pos.pieces(~us))
  65           && pos.non_pawn_material(us) >= RookValueMg;
  66   }
  67
  68   bool is_KBPsK(const Position& pos, Color us) {
  69     return   pos.non_pawn_material(us) == BishopValueMg
  70           && pos.count<PAWN  >(us) >= 1;
  71   }
  72
  73   bool is_KQKRPs(const Position& pos, Color us) {
  74     return  !pos.count<PAWN>(us)
  75           && pos.non_pawn_material(us) == QueenValueMg
  76           && pos.count<ROOK>(~us) == 1
  77           && pos.count<PAWN>(~us) >= 1;
  78   }
  79
  80
  81   /// imbalance() calculates the imbalance by comparing the piece count of each
  82   /// piece type for both colors.
  83
  84   template<Color Us>
  85   int imbalance(const int pieceCount[][PIECE_TYPE_NB]) {
  86
  87     constexpr Color Them = ~Us;
  88
  89     int bonus = 0;
  90
  91     // Second-degree polynomial material imbalance, by Tord Romstad
  92     for (int pt1 = NO_PIECE_TYPE; pt1 <= QUEEN; ++pt1)
  93     {
  94         if (!pieceCount[Us][pt1])
  95             continue;
  96
  97         int v = QuadraticOurs[pt1][pt1] * pieceCount[Us][pt1];
  98
  99         for (int pt2 = NO_PIECE_TYPE; pt2 < pt1; ++pt2)
 100             v +=  QuadraticOurs[pt1][pt2] * pieceCount[Us][pt2]
 101                 + QuadraticTheirs[pt1][pt2] * pieceCount[Them][pt2];
 102
 103         bonus += pieceCount[Us][pt1] * v;
 104     }
 105
 106     return bonus;
 107   }
 108
 109 } // namespace
 110
 111 namespace Material {
 112
 113
 114 /// Material::probe() looks up the current position's material configuration in
 115 /// the material hash table. It returns a pointer to the Entry if the position
 116 /// is found. Otherwise a new Entry is computed and stored there, so we don't
 117 /// have to recompute all when the same material configuration occurs again.
 118
 119 Entry* probe(const Position& pos) {
 120
 121   Key key = pos.material_key();
 122   Entry* e = pos.this_thread()->materialTable[key];
 123
 124   if (e->key == key)
 125       return e;
 126
 127   std::memset(e, 0, sizeof(Entry));
 128   e->key = key;
 129   e->factor[WHITE] = e->factor[BLACK] = (uint8_t)SCALE_FACTOR_NORMAL;
 130
 131   Value npm_w = pos.non_pawn_material(WHITE);
 132   Value npm_b = pos.non_pawn_material(BLACK);
 133   Value npm   = Utility::clamp(npm_w + npm_b, EndgameLimit, MidgameLimit);
 134
 135   // Map total non-pawn material into [PHASE_ENDGAME, PHASE_MIDGAME]
 136   e->gamePhase = Phase(((npm - EndgameLimit) * PHASE_MIDGAME) / (MidgameLimit - EndgameLimit));
 137
 138   // Let's look if we have a specialized evaluation function for this particular
 139   // material configuration. Firstly we look for a fixed configuration one, then
 140   // for a generic one if the previous search failed.
 141   if ((e->evaluationFunction = Endgames::probe<Value>(key)) != nullptr)
 142       return e;
 143
 144   for (Color c : { WHITE, BLACK })
 145       if (is_KXK(pos, c))
 146       {
 147           e->evaluationFunction = &EvaluateKXK[c];
 148           return e;
 149       }
 150
 151   // OK, we didn't find any special evaluation function for the current material
 152   // configuration. Is there a suitable specialized scaling function?
 153   const auto* sf = Endgames::probe<ScaleFactor>(key);
 154
 155   if (sf)
 156   {
 157       e->scalingFunction[sf->strongSide] = sf; // Only strong color assigned
 158       return e;
 159   }
 160
 161   // We didn't find any specialized scaling function, so fall back on generic
 162   // ones that refer to more than one material distribution. Note that in this
 163   // case we don't return after setting the function.
 164   for (Color c : { WHITE, BLACK })
 165   {
 166     if (is_KBPsK(pos, c))
 167         e->scalingFunction[c] = &ScaleKBPsK[c];
 168
 169     else if (is_KQKRPs(pos, c))
 170         e->scalingFunction[c] = &ScaleKQKRPs[c];
 171   }
 172
 173   if (npm_w + npm_b == VALUE_ZERO && pos.pieces(PAWN)) // Only pawns on the board
 174   {
 175       if (!pos.count<PAWN>(BLACK))
 176       {
 177           assert(pos.count<PAWN>(WHITE) >= 2);
 178
 179           e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPsK[WHITE];
 180       }
 181       else if (!pos.count<PAWN>(WHITE))
 182       {
 183           assert(pos.count<PAWN>(BLACK) >= 2);
 184
 185           e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPsK[BLACK];
 186       }
 187       else if (pos.count<PAWN>(WHITE) == 1 && pos.count<PAWN>(BLACK) == 1)
 188       {
 189           // This is a special case because we set scaling functions
 190           // for both colors instead of only one.
 191           e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPKP[WHITE];
 192           e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPKP[BLACK];
 193       }
 194   }
 195
 196   // Zero or just one pawn makes it difficult to win, even with a small material
 197   // advantage. This catches some trivial draws like KK, KBK and KNK and gives a
 198   // drawish scale factor for cases such as KRKBP and KmmKm (except for KBBKN).
 199   if (!pos.count<PAWN>(WHITE) && npm_w - npm_b <= BishopValueMg)
 200       e->factor[WHITE] = uint8_t(npm_w <  RookValueMg   ? SCALE_FACTOR_DRAW :
 201                                  npm_b <= BishopValueMg ? 4 : 14);
 202
 203   if (!pos.count<PAWN>(BLACK) && npm_b - npm_w <= BishopValueMg)
 204       e->factor[BLACK] = uint8_t(npm_b <  RookValueMg   ? SCALE_FACTOR_DRAW :
 205                                  npm_w <= BishopValueMg ? 4 : 14);
 206
 207   // Evaluate the material imbalance. We use PIECE_TYPE_NONE as a place holder
 208   // for the bishop pair "extended piece", which allows us to be more flexible
 209   // in defining bishop pair bonuses.
 210   const int pieceCount[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB] = {
 211   { pos.count<BISHOP>(WHITE) > 1, pos.count<PAWN>(WHITE), pos.count<KNIGHT>(WHITE),
 212     pos.count<BISHOP>(WHITE)    , pos.count<ROOK>(WHITE), pos.count<QUEEN >(WHITE) },
 213   { pos.count<BISHOP>(BLACK) > 1, pos.count<PAWN>(BLACK), pos.count<KNIGHT>(BLACK),
 214     pos.count<BISHOP>(BLACK)    , pos.count<ROOK>(BLACK), pos.count<QUEEN >(BLACK) } };
 215
 216   e->value = int16_t((imbalance<WHITE>(pieceCount) - imbalance<BLACK>(pieceCount)) / 16);
 217   return e;
 218 }
 219
 220 } // namespace Material