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) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
   4   Copyright (C) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
   5   Copyright (C) 2015-2018 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
   6
   7   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   8   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   9   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
  10   (at your option) any later version.
  11
  12   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
  13   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15   GNU General Public License for more details.
  16
  17   You should have received a copy of the GNU General Public License
  18   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  19 */
  20
  21 #include <algorithm> // For std::min
  22 #include <cassert>
  23 #include <cstring>   // For std::memset
  24
  25 #include "material.h"
  26 #include "thread.h"
  27
  28 using namespace std;
  29
  30 namespace {
  31
  32   // Polynomial material imbalance parameters
  33
  34   constexpr int QuadraticOurs[][PIECE_TYPE_NB] = {
  35     //            OUR PIECES
  36     // pair pawn knight bishop rook queen
  37     {1667                               }, // Bishop pair
  38     {  40,    0                         }, // Pawn
  39     {  32,  255,  -3                    }, // Knight      OUR PIECES
  40     {   0,  104,   4,    0              }, // Bishop
  41     { -26,   -2,  47,   105,  -149      }, // Rook
  42     {-189,   24, 117,   133,  -134, -10 }  // Queen
  43   };
  44
  45   constexpr int QuadraticTheirs[][PIECE_TYPE_NB] = {
  46     //           THEIR PIECES
  47     // pair pawn knight bishop rook queen
  48     {   0                               }, // Bishop pair
  49     {  36,    0                         }, // Pawn
  50     {   9,   63,   0                    }, // Knight      OUR PIECES
  51     {  59,   65,  42,     0             }, // Bishop
  52     {  46,   39,  24,   -24,    0       }, // Rook
  53     {  97,  100, -42,   137,  268,    0 }  // Queen
  54   };
  55
  56   // Endgame evaluation and scaling functions are accessed directly and not through
  57   // the function maps because they correspond to more than one material hash key.
  58   Endgame<KXK>    EvaluateKXK[] = { Endgame<KXK>(WHITE),    Endgame<KXK>(BLACK) };
  59
  60   Endgame<KBPsK>  ScaleKBPsK[]  = { Endgame<KBPsK>(WHITE),  Endgame<KBPsK>(BLACK) };
  61   Endgame<KQKRPs> ScaleKQKRPs[] = { Endgame<KQKRPs>(WHITE), Endgame<KQKRPs>(BLACK) };
  62   Endgame<KPsK>   ScaleKPsK[]   = { Endgame<KPsK>(WHITE),   Endgame<KPsK>(BLACK) };
  63   Endgame<KPKP>   ScaleKPKP[]   = { Endgame<KPKP>(WHITE),   Endgame<KPKP>(BLACK) };
  64
  65   // Helper used to detect a given material distribution
  66   bool is_KXK(const Position& pos, Color us) {
  67     return  !more_than_one(pos.pieces(~us))
  68           && pos.non_pawn_material(us) >= RookValueMg;
  69   }
  70
  71   bool is_KBPsK(const Position& pos, Color us) {
  72     return   pos.non_pawn_material(us) == BishopValueMg
  73           && pos.count<BISHOP>(us) == 1
  74           && pos.count<PAWN  >(us) >= 1;
  75   }
  76
  77   bool is_KQKRPs(const Position& pos, Color us) {
  78     return  !pos.count<PAWN>(us)
  79           && pos.non_pawn_material(us) == QueenValueMg
  80           && pos.count<QUEEN>(us)  == 1
  81           && pos.count<ROOK>(~us) == 1
  82           && pos.count<PAWN>(~us) >= 1;
  83   }
  84
  85   /// imbalance() calculates the imbalance by comparing the piece count of each
  86   /// piece type for both colors.
  87   template<Color Us>
  88   int imbalance(const int pieceCount[][PIECE_TYPE_NB]) {
  89
  90     constexpr Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
  91
  92     int bonus = 0;
  93
  94     // Second-degree polynomial material imbalance, by Tord Romstad
  95     for (int pt1 = NO_PIECE_TYPE; pt1 <= QUEEN; ++pt1)
  96     {
  97         if (!pieceCount[Us][pt1])
  98             continue;
  99
 100         int v = 0;
 101
 102         for (int pt2 = NO_PIECE_TYPE; pt2 <= pt1; ++pt2)
 103             v +=  QuadraticOurs[pt1][pt2] * pieceCount[Us][pt2]
 104                 + QuadraticTheirs[pt1][pt2] * pieceCount[Them][pt2];
 105
 106         bonus += pieceCount[Us][pt1] * v;
 107     }
 108
 109     return bonus;
 110   }
 111
 112 } // namespace
 113
 114 namespace Material {
 115
 116 /// Material::probe() looks up the current position's material configuration in
 117 /// the material hash table. It returns a pointer to the Entry if the position
 118 /// is found. Otherwise a new Entry is computed and stored there, so we don't
 119 /// have to recompute all when the same material configuration occurs again.
 120
 121 Entry* probe(const Position& pos) {
 122
 123   Key key = pos.material_key();
 124   Entry* e = pos.this_thread()->materialTable[key];
 125
 126   if (e->key == key)
 127       return e;
 128
 129   std::memset(e, 0, sizeof(Entry));
 130   e->key = key;
 131   e->factor[WHITE] = e->factor[BLACK] = (uint8_t)SCALE_FACTOR_NORMAL;
 132
 133   Value npm_w = pos.non_pawn_material(WHITE);
 134   Value npm_b = pos.non_pawn_material(BLACK);
 135   Value npm = std::max(EndgameLimit, std::min(npm_w + npm_b, MidgameLimit));
 136
 137   // Map total non-pawn material into [PHASE_ENDGAME, PHASE_MIDGAME]
 138   e->gamePhase = Phase(((npm - EndgameLimit) * PHASE_MIDGAME) / (MidgameLimit - EndgameLimit));
 139
 140   // Let's look if we have a specialized evaluation function for this particular
 141   // material configuration. Firstly we look for a fixed configuration one, then
 142   // for a generic one if the previous search failed.
 143   if ((e->evaluationFunction = pos.this_thread()->endgames.probe<Value>(key)) != nullptr)
 144       return e;
 145
 146   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
 147       if (is_KXK(pos, c))
 148       {
 149           e->evaluationFunction = &EvaluateKXK[c];
 150           return e;
 151       }
 152
 153   // OK, we didn't find any special evaluation function for the current material
 154   // configuration. Is there a suitable specialized scaling function?
 155   EndgameBase<ScaleFactor>* sf;
 156
 157   if ((sf = pos.this_thread()->endgames.probe<ScaleFactor>(key)) != nullptr)
 158   {
 159       e->scalingFunction[sf->strongSide] = sf; // Only strong color assigned
 160       return e;
 161   }
 162
 163   // We didn't find any specialized scaling function, so fall back on generic
 164   // ones that refer to more than one material distribution. Note that in this
 165   // case we don't return after setting the function.
 166   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
 167   {
 168     if (is_KBPsK(pos, c))
 169         e->scalingFunction[c] = &ScaleKBPsK[c];
 170
 171     else if (is_KQKRPs(pos, c))
 172         e->scalingFunction[c] = &ScaleKQKRPs[c];
 173   }
 174
 175   if (npm_w + npm_b == VALUE_ZERO && pos.pieces(PAWN)) // Only pawns on the board
 176   {
 177       if (!pos.count<PAWN>(BLACK))
 178       {
 179           assert(pos.count<PAWN>(WHITE) >= 2);
 180
 181           e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPsK[WHITE];
 182       }
 183       else if (!pos.count<PAWN>(WHITE))
 184       {
 185           assert(pos.count<PAWN>(BLACK) >= 2);
 186
 187           e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPsK[BLACK];
 188       }
 189       else if (pos.count<PAWN>(WHITE) == 1 && pos.count<PAWN>(BLACK) == 1)
 190       {
 191           // This is a special case because we set scaling functions
 192           // for both colors instead of only one.
 193           e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPKP[WHITE];
 194           e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPKP[BLACK];
 195       }
 196   }
 197
 198   // Zero or just one pawn makes it difficult to win, even with a small material
 199   // advantage. This catches some trivial draws like KK, KBK and KNK and gives a
 200   // drawish scale factor for cases such as KRKBP and KmmKm (except for KBBKN).
 201   if (!pos.count<PAWN>(WHITE) && npm_w - npm_b <= BishopValueMg)
 202       e->factor[WHITE] = uint8_t(npm_w <  RookValueMg   ? SCALE_FACTOR_DRAW :
 203                                  npm_b <= BishopValueMg ? 4 : 14);
 204
 205   if (!pos.count<PAWN>(BLACK) && npm_b - npm_w <= BishopValueMg)
 206       e->factor[BLACK] = uint8_t(npm_b <  RookValueMg   ? SCALE_FACTOR_DRAW :
 207                                  npm_w <= BishopValueMg ? 4 : 14);
 208
 209   // Evaluate the material imbalance. We use PIECE_TYPE_NONE as a place holder
 210   // for the bishop pair "extended piece", which allows us to be more flexible
 211   // in defining bishop pair bonuses.
 212   const int pieceCount[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB] = {
 213   { pos.count<BISHOP>(WHITE) > 1, pos.count<PAWN>(WHITE), pos.count<KNIGHT>(WHITE),
 214     pos.count<BISHOP>(WHITE)    , pos.count<ROOK>(WHITE), pos.count<QUEEN >(WHITE) },
 215   { pos.count<BISHOP>(BLACK) > 1, pos.count<PAWN>(BLACK), pos.count<KNIGHT>(BLACK),
 216     pos.count<BISHOP>(BLACK)    , pos.count<ROOK>(BLACK), pos.count<QUEEN >(BLACK) } };
 217
 218   e->value = int16_t((imbalance<WHITE>(pieceCount) - imbalance<BLACK>(pieceCount)) / 16);
 219   return e;
 220 }
 221
 222 } // namespace Material