Correctly describe POPCNT compile
[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) 2008-2014 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