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) 2015-2017 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   const 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     {-185,   24, 122,   137,  -134,   0 }  // Queen
  43   };
  44
  45   const 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     { 101,  100, -37,   141,  268,    0 }  // Queen
  54   };
  55
  56   // QueenMinorsImbalance[opp_minor_count] is applied when only one side has a queen.
  57   // It contains a bonus/malus for the side with the queen.
  58   const int QueenMinorsImbalance[13] = {
  59     31, -8, -15, -25, -5
  60   };
  61
  62   // Endgame evaluation and scaling functions are accessed directly and not through
  63   // the function maps because they correspond to more than one material hash key.
  64   Endgame<KXK>    EvaluateKXK[] = { Endgame<KXK>(WHITE),    Endgame<KXK>(BLACK) };
  65
  66   Endgame<KBPsK>  ScaleKBPsK[]  = { Endgame<KBPsK>(WHITE),  Endgame<KBPsK>(BLACK) };
  67   Endgame<KQKRPs> ScaleKQKRPs[] = { Endgame<KQKRPs>(WHITE), Endgame<KQKRPs>(BLACK) };
  68   Endgame<KPsK>   ScaleKPsK[]   = { Endgame<KPsK>(WHITE),   Endgame<KPsK>(BLACK) };
  69   Endgame<KPKP>   ScaleKPKP[]   = { Endgame<KPKP>(WHITE),   Endgame<KPKP>(BLACK) };
  70
  71   // Helper used to detect a given material distribution
  72   bool is_KXK(const Position& pos, Color us) {
  73     return  !more_than_one(pos.pieces(~us))
  74           && pos.non_pawn_material(us) >= RookValueMg;
  75   }
  76
  77   bool is_KBPsKs(const Position& pos, Color us) {
  78     return   pos.non_pawn_material(us) == BishopValueMg
  79           && pos.count<BISHOP>(us) == 1
  80           && pos.count<PAWN  >(us) >= 1;
  81   }
  82
  83   bool is_KQKRPs(const Position& pos, Color us) {
  84     return  !pos.count<PAWN>(us)
  85           && pos.non_pawn_material(us) == QueenValueMg
  86           && pos.count<QUEEN>(us)  == 1
  87           && pos.count<ROOK>(~us) == 1
  88           && pos.count<PAWN>(~us) >= 1;
  89   }
  90
  91   /// imbalance() calculates the imbalance by comparing the piece count of each
  92   /// piece type for both colors.
  93   template<Color Us>
  94   int imbalance(const int pieceCount[][PIECE_TYPE_NB]) {
  95
  96     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
  97
  98     int bonus = 0;
  99
 100     // Second-degree polynomial material imbalance, by Tord Romstad
 101     for (int pt1 = NO_PIECE_TYPE; pt1 <= QUEEN; ++pt1)
 102     {
 103         if (!pieceCount[Us][pt1])
 104             continue;
 105
 106         int v = 0;
 107
 108         for (int pt2 = NO_PIECE_TYPE; pt2 <= pt1; ++pt2)
 109             v +=  QuadraticOurs[pt1][pt2] * pieceCount[Us][pt2]
 110                 + QuadraticTheirs[pt1][pt2] * pieceCount[Them][pt2];
 111
 112         bonus += pieceCount[Us][pt1] * v;
 113     }
 114
 115     // Special handling of Queen vs. Minors
 116     if  (pieceCount[Us][QUEEN] == 1 && pieceCount[Them][QUEEN] == 0)
 117          bonus += QueenMinorsImbalance[pieceCount[Them][KNIGHT] + pieceCount[Them][BISHOP]];
 118
 119     return bonus;
 120   }
 121
 122 } // namespace
 123
 124 namespace Material {
 125
 126 /// Material::probe() looks up the current position's material configuration in
 127 /// the material hash table. It returns a pointer to the Entry if the position
 128 /// is found. Otherwise a new Entry is computed and stored there, so we don't
 129 /// have to recompute all when the same material configuration occurs again.
 130
 131 Entry* probe(const Position& pos) {
 132
 133   Key key = pos.material_key();
 134   Entry* e = pos.this_thread()->materialTable[key];
 135
 136   if (e->key == key)
 137       return e;
 138
 139   std::memset(e, 0, sizeof(Entry));
 140   e->key = key;
 141   e->factor[WHITE] = e->factor[BLACK] = (uint8_t)SCALE_FACTOR_NORMAL;
 142
 143   Value npm_w = pos.non_pawn_material(WHITE);
 144   Value npm_b = pos.non_pawn_material(BLACK);
 145   Value npm = std::max(EndgameLimit, std::min(npm_w + npm_b, MidgameLimit));
 146
 147   // Map total non-pawn material into [PHASE_ENDGAME, PHASE_MIDGAME]
 148   e->gamePhase = Phase(((npm - EndgameLimit) * PHASE_MIDGAME) / (MidgameLimit - EndgameLimit));
 149
 150   // Let's look if we have a specialized evaluation function for this particular
 151   // material configuration. Firstly we look for a fixed configuration one, then
 152   // for a generic one if the previous search failed.
 153   if ((e->evaluationFunction = pos.this_thread()->endgames.probe<Value>(key)) != nullptr)
 154       return e;
 155
 156   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
 157       if (is_KXK(pos, c))
 158       {
 159           e->evaluationFunction = &EvaluateKXK[c];
 160           return e;
 161       }
 162
 163   // OK, we didn't find any special evaluation function for the current material
 164   // configuration. Is there a suitable specialized scaling function?
 165   EndgameBase<ScaleFactor>* sf;
 166
 167   if ((sf = pos.this_thread()->endgames.probe<ScaleFactor>(key)) != nullptr)
 168   {
 169       e->scalingFunction[sf->strongSide] = sf; // Only strong color assigned
 170       return e;
 171   }
 172
 173   // We didn't find any specialized scaling function, so fall back on generic
 174   // ones that refer to more than one material distribution. Note that in this
 175   // case we don't return after setting the function.
 176   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
 177   {
 178     if (is_KBPsKs(pos, c))
 179         e->scalingFunction[c] = &ScaleKBPsK[c];
 180
 181     else if (is_KQKRPs(pos, c))
 182         e->scalingFunction[c] = &ScaleKQKRPs[c];
 183   }
 184
 185   if (npm_w + npm_b == VALUE_ZERO && pos.pieces(PAWN)) // Only pawns on the board
 186   {
 187       if (!pos.count<PAWN>(BLACK))
 188       {
 189           assert(pos.count<PAWN>(WHITE) >= 2);
 190
 191           e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPsK[WHITE];
 192       }
 193       else if (!pos.count<PAWN>(WHITE))
 194       {
 195           assert(pos.count<PAWN>(BLACK) >= 2);
 196
 197           e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPsK[BLACK];
 198       }
 199       else if (pos.count<PAWN>(WHITE) == 1 && pos.count<PAWN>(BLACK) == 1)
 200       {
 201           // This is a special case because we set scaling functions
 202           // for both colors instead of only one.
 203           e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPKP[WHITE];
 204           e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPKP[BLACK];
 205       }
 206   }
 207
 208   // Zero or just one pawn makes it difficult to win, even with a small material
 209   // advantage. This catches some trivial draws like KK, KBK and KNK and gives a
 210   // drawish scale factor for cases such as KRKBP and KmmKm (except for KBBKN).
 211   if (!pos.count<PAWN>(WHITE) && npm_w - npm_b <= BishopValueMg)
 212       e->factor[WHITE] = uint8_t(npm_w <  RookValueMg   ? SCALE_FACTOR_DRAW :
 213                                  npm_b <= BishopValueMg ? 4 : 14);
 214
 215   if (!pos.count<PAWN>(BLACK) && npm_b - npm_w <= BishopValueMg)
 216       e->factor[BLACK] = uint8_t(npm_b <  RookValueMg   ? SCALE_FACTOR_DRAW :
 217                                  npm_w <= BishopValueMg ? 4 : 14);
 218
 219   if (pos.count<PAWN>(WHITE) == 1 && npm_w - npm_b <= BishopValueMg)
 220       e->factor[WHITE] = (uint8_t) SCALE_FACTOR_ONEPAWN;
 221
 222   if (pos.count<PAWN>(BLACK) == 1 && npm_b - npm_w <= BishopValueMg)
 223       e->factor[BLACK] = (uint8_t) SCALE_FACTOR_ONEPAWN;
 224
 225   // Evaluate the material imbalance. We use PIECE_TYPE_NONE as a place holder
 226   // for the bishop pair "extended piece", which allows us to be more flexible
 227   // in defining bishop pair bonuses.
 228   const int PieceCount[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB] = {
 229   { pos.count<BISHOP>(WHITE) > 1, pos.count<PAWN>(WHITE), pos.count<KNIGHT>(WHITE),
 230     pos.count<BISHOP>(WHITE)    , pos.count<ROOK>(WHITE), pos.count<QUEEN >(WHITE) },
 231   { pos.count<BISHOP>(BLACK) > 1, pos.count<PAWN>(BLACK), pos.count<KNIGHT>(BLACK),
 232     pos.count<BISHOP>(BLACK)    , pos.count<ROOK>(BLACK), pos.count<QUEEN >(BLACK) } };
 233
 234   e->value = int16_t((imbalance<WHITE>(PieceCount) - imbalance<BLACK>(PieceCount)) / 16);
 235   return e;
 236 }
 237
 238 } // namespace Material