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) 2008-2014 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>  // For std::min
  21 #include <cassert>
  22 #include <cstring>
  23
  24 #include "material.h"
  25
  26 using namespace std;
  27
  28 namespace {
  29
  30   // Polynomial material balance parameters
  31
  32   //                      pair  pawn knight bishop rook queen
  33   const int Linear[6] = { 1852, -162, -1122, -183,  249, -154 };
  34
  35   const int QuadraticSameSide[][PIECE_TYPE_NB] = {
  36     //            OUR PIECES
  37     // pair pawn knight bishop rook queen
  38     {   0                               }, // Bishop pair
  39     {  39,    2                         }, // Pawn
  40     {  35,  271,  -4                    }, // knight      OUR PIECES
  41     {   0,  105,   4,    0              }, // Bishop
  42     { -27,   -2,  46,   100,  -141      }, // Rook
  43     {-177,   25, 129,   142,  -137,   0 }  // Queen
  44   };
  45
  46   const int QuadraticOppositeSide[][PIECE_TYPE_NB] = {
  47     //           THEIR PIECES
  48     // pair pawn knight bishop rook queen
  49     {   0                               }, // Bishop pair
  50     {  37,    0                         }, // Pawn
  51     {  10,   62,   0                    }, // Knight      OUR PIECES
  52     {  57,   64,  39,     0             }, // Bishop
  53     {  50,   40,  23,   -22,    0       }, // Rook
  54     {  98,  105, -39,   141,  274,    0 }  // Queen
  55   };
  56
  57   // Endgame evaluation and scaling functions are accessed directly and not through
  58   // the function maps because they correspond to more than one material hash key.
  59   Endgame<KXK>   EvaluateKXK[]   = { Endgame<KXK>(WHITE),   Endgame<KXK>(BLACK) };
  60
  61   Endgame<KBPsK>  ScaleKBPsK[]  = { Endgame<KBPsK>(WHITE),  Endgame<KBPsK>(BLACK) };
  62   Endgame<KQKRPs> ScaleKQKRPs[] = { Endgame<KQKRPs>(WHITE), Endgame<KQKRPs>(BLACK) };
  63   Endgame<KPsK>   ScaleKPsK[]   = { Endgame<KPsK>(WHITE),   Endgame<KPsK>(BLACK) };
  64   Endgame<KPKP>   ScaleKPKP[]   = { Endgame<KPKP>(WHITE),   Endgame<KPKP>(BLACK) };
  65
  66   // Helper templates used to detect a given material distribution
  67   template<Color Us> bool is_KXK(const Position& pos) {
  68     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
  69     return  !more_than_one(pos.pieces(Them))
  70           && pos.non_pawn_material(Us) >= RookValueMg;
  71   }
  72
  73   template<Color Us> bool is_KBPsKs(const Position& pos) {
  74     return   pos.non_pawn_material(Us) == BishopValueMg
  75           && pos.count<BISHOP>(Us) == 1
  76           && pos.count<PAWN  >(Us) >= 1;
  77   }
  78
  79   template<Color Us> bool is_KQKRPs(const Position& pos) {
  80     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
  81     return  !pos.count<PAWN>(Us)
  82           && pos.non_pawn_material(Us) == QueenValueMg
  83           && pos.count<QUEEN>(Us)  == 1
  84           && pos.count<ROOK>(Them) == 1
  85           && pos.count<PAWN>(Them) >= 1;
  86   }
  87
  88   /// imbalance() calculates the imbalance by comparing the piece count of each
  89   /// piece type for both colors.
  90
  91   template<Color Us>
  92   int imbalance(const int pieceCount[][PIECE_TYPE_NB]) {
  93
  94     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
  95
  96     int bonus = 0;
  97
  98     // Second-degree polynomial material imbalance by Tord Romstad
  99     for (int pt1 = NO_PIECE_TYPE; pt1 <= QUEEN; ++pt1)
 100     {
 101         if (!pieceCount[Us][pt1])
 102             continue;
 103
 104         int v = Linear[pt1];
 105
 106         for (int pt2 = NO_PIECE_TYPE; pt2 <= pt1; ++pt2)
 107             v +=  QuadraticSameSide[pt1][pt2] * pieceCount[Us][pt2]
 108                 + QuadraticOppositeSide[pt1][pt2] * pieceCount[Them][pt2];
 109
 110         bonus += pieceCount[Us][pt1] * v;
 111     }
 112
 113     return bonus;
 114   }
 115
 116 } // namespace
 117
 118 namespace Material {
 119
 120 /// Material::probe() takes a position object as input, looks up a MaterialEntry
 121 /// object, and returns a pointer to it. If the material configuration is not
 122 /// already present in the table, it is computed and stored there, so we don't
 123 /// have to recompute everything when the same material configuration occurs again.
 124
 125 Entry* probe(const Position& pos, Table& entries, Endgames& endgames) {
 126
 127   Key key = pos.material_key();
 128   Entry* e = entries[key];
 129
 130   // If e->key matches the position's material hash key, it means that we
 131   // have analysed this material configuration before, and we can simply
 132   // return the information we found the last time instead of recomputing it.
 133   if (e->key == key)
 134       return e;
 135
 136   std::memset(e, 0, sizeof(Entry));
 137   e->key = key;
 138   e->factor[WHITE] = e->factor[BLACK] = (uint8_t)SCALE_FACTOR_NORMAL;
 139   e->gamePhase = pos.game_phase();
 140
 141   // Let's look if we have a specialized evaluation function for this particular
 142   // material configuration. Firstly we look for a fixed configuration one, then
 143   // for a generic one if the previous search failed.
 144   if (endgames.probe(key, e->evaluationFunction))
 145       return e;
 146
 147   if (is_KXK<WHITE>(pos))
 148   {
 149       e->evaluationFunction = &EvaluateKXK[WHITE];
 150       return e;
 151   }
 152
 153   if (is_KXK<BLACK>(pos))
 154   {
 155       e->evaluationFunction = &EvaluateKXK[BLACK];
 156       return e;
 157   }
 158
 159   // OK, we didn't find any special evaluation function for the current
 160   // material configuration. Is there a suitable scaling function?
 161   //
 162   // We face problems when there are several conflicting applicable
 163   // scaling functions and we need to decide which one to use.
 164   EndgameBase<ScaleFactor>* sf;
 165
 166   if (endgames.probe(key, sf))
 167   {
 168       e->scalingFunction[sf->color()] = sf;
 169       return e;
 170   }
 171
 172   // Generic scaling functions that refer to more than one material
 173   // distribution. They should be probed after the specialized ones.
 174   // Note that these ones don't return after setting the function.
 175   if (is_KBPsKs<WHITE>(pos))
 176       e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKBPsK[WHITE];
 177
 178   if (is_KBPsKs<BLACK>(pos))
 179       e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKBPsK[BLACK];
 180
 181   if (is_KQKRPs<WHITE>(pos))
 182       e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKQKRPs[WHITE];
 183
 184   else if (is_KQKRPs<BLACK>(pos))
 185       e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKQKRPs[BLACK];
 186
 187   Value npm_w = pos.non_pawn_material(WHITE);
 188   Value npm_b = pos.non_pawn_material(BLACK);
 189
 190   if (npm_w + npm_b == VALUE_ZERO && pos.pieces(PAWN))
 191   {
 192       if (!pos.count<PAWN>(BLACK))
 193       {
 194           assert(pos.count<PAWN>(WHITE) >= 2);
 195           e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPsK[WHITE];
 196       }
 197       else if (!pos.count<PAWN>(WHITE))
 198       {
 199           assert(pos.count<PAWN>(BLACK) >= 2);
 200           e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPsK[BLACK];
 201       }
 202       else if (pos.count<PAWN>(WHITE) == 1 && pos.count<PAWN>(BLACK) == 1)
 203       {
 204           // This is a special case because we set scaling functions
 205           // for both colors instead of only one.
 206           e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPKP[WHITE];
 207           e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPKP[BLACK];
 208       }
 209   }
 210
 211   // No pawns makes it difficult to win, even with a material advantage. This
 212   // catches some trivial draws like KK, KBK and KNK and gives a very drawish
 213   // scale factor for cases such as KRKBP and KmmKm (except for KBBKN).
 214   if (!pos.count<PAWN>(WHITE) && npm_w - npm_b <= BishopValueMg)
 215       e->factor[WHITE] = uint8_t(npm_w < RookValueMg ? SCALE_FACTOR_DRAW : npm_b <= BishopValueMg ? 4 : 12);
 216
 217   if (!pos.count<PAWN>(BLACK) && npm_b - npm_w <= BishopValueMg)
 218       e->factor[BLACK] = uint8_t(npm_b < RookValueMg ? SCALE_FACTOR_DRAW : npm_w <= BishopValueMg ? 4 : 12);
 219
 220   if (pos.count<PAWN>(WHITE) == 1 && npm_w - npm_b <= BishopValueMg)
 221       e->factor[WHITE] = (uint8_t) SCALE_FACTOR_ONEPAWN;
 222
 223   if (pos.count<PAWN>(BLACK) == 1 && npm_b - npm_w <= BishopValueMg)
 224       e->factor[BLACK] = (uint8_t) SCALE_FACTOR_ONEPAWN;
 225
 226   // Compute the space weight
 227   if (npm_w + npm_b >= 2 * QueenValueMg + 4 * RookValueMg + 2 * KnightValueMg)
 228   {
 229       int minorPieceCount =  pos.count<KNIGHT>(WHITE) + pos.count<BISHOP>(WHITE)
 230                            + pos.count<KNIGHT>(BLACK) + pos.count<BISHOP>(BLACK);
 231
 232       e->spaceWeight = make_score(minorPieceCount * minorPieceCount, 0);
 233   }
 234
 235   // Evaluate the material imbalance. We use PIECE_TYPE_NONE as a place holder
 236   // for the bishop pair "extended piece", which allows us to be more flexible
 237   // in defining bishop pair bonuses.
 238   const int pieceCount[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB] = {
 239   { pos.count<BISHOP>(WHITE) > 1, pos.count<PAWN>(WHITE), pos.count<KNIGHT>(WHITE),
 240     pos.count<BISHOP>(WHITE)    , pos.count<ROOK>(WHITE), pos.count<QUEEN >(WHITE) },
 241   { pos.count<BISHOP>(BLACK) > 1, pos.count<PAWN>(BLACK), pos.count<KNIGHT>(BLACK),
 242     pos.count<BISHOP>(BLACK)    , pos.count<ROOK>(BLACK), pos.count<QUEEN >(BLACK) } };
 243
 244   e->value = (int16_t)((imbalance<WHITE>(pieceCount) - imbalance<BLACK>(pieceCount)) / 16);
 245   return e;
 246 }
 247
 248 } // namespace Material