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   // PawnSet[pawn count] contains a bonus/malus indexed by number of pawns
  57   const int PawnSet[] = {
  58     24, -32, 107, -51, 117, -9, -126, -21, 31
  59   };
  60
  61   // QueenMinorsImbalance[opp_minor_count] is applied when only one side has a queen.
  62   // It contains a bonus/malus for the side with the queen.
  63   const int QueenMinorsImbalance[13] = {
  64     31, -8, -15, -25, -5
  65   };
  66
  67   // Endgame evaluation and scaling functions are accessed directly and not through
  68   // the function maps because they correspond to more than one material hash key.
  69   Endgame<KXK>    EvaluateKXK[] = { Endgame<KXK>(WHITE),    Endgame<KXK>(BLACK) };
  70
  71   Endgame<KBPsK>  ScaleKBPsK[]  = { Endgame<KBPsK>(WHITE),  Endgame<KBPsK>(BLACK) };
  72   Endgame<KQKRPs> ScaleKQKRPs[] = { Endgame<KQKRPs>(WHITE), Endgame<KQKRPs>(BLACK) };
  73   Endgame<KPsK>   ScaleKPsK[]   = { Endgame<KPsK>(WHITE),   Endgame<KPsK>(BLACK) };
  74   Endgame<KPKP>   ScaleKPKP[]   = { Endgame<KPKP>(WHITE),   Endgame<KPKP>(BLACK) };
  75
  76   // Helper used to detect a given material distribution
  77   bool is_KXK(const Position& pos, Color us) {
  78     return  !more_than_one(pos.pieces(~us))
  79           && pos.non_pawn_material(us) >= RookValueMg;
  80   }
  81
  82   bool is_KBPsKs(const Position& pos, Color us) {
  83     return   pos.non_pawn_material(us) == BishopValueMg
  84           && pos.count<BISHOP>(us) == 1
  85           && pos.count<PAWN  >(us) >= 1;
  86   }
  87
  88   bool is_KQKRPs(const Position& pos, Color us) {
  89     return  !pos.count<PAWN>(us)
  90           && pos.non_pawn_material(us) == QueenValueMg
  91           && pos.count<QUEEN>(us)  == 1
  92           && pos.count<ROOK>(~us) == 1
  93           && pos.count<PAWN>(~us) >= 1;
  94   }
  95
  96   /// imbalance() calculates the imbalance by comparing the piece count of each
  97   /// piece type for both colors.
  98   template<Color Us>
  99   int imbalance(const int pieceCount[][PIECE_TYPE_NB]) {
 100
 101     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 102
 103     int bonus = PawnSet[pieceCount[Us][PAWN]];
 104
 105     // Second-degree polynomial material imbalance by Tord Romstad
 106     for (int pt1 = NO_PIECE_TYPE; pt1 <= QUEEN; ++pt1)
 107     {
 108         if (!pieceCount[Us][pt1])
 109             continue;
 110
 111         int v = 0;
 112
 113         for (int pt2 = NO_PIECE_TYPE; pt2 <= pt1; ++pt2)
 114             v +=  QuadraticOurs[pt1][pt2] * pieceCount[Us][pt2]
 115                 + QuadraticTheirs[pt1][pt2] * pieceCount[Them][pt2];
 116
 117         bonus += pieceCount[Us][pt1] * v;
 118     }
 119
 120     // Special handling of Queen vs. Minors
 121     if  (pieceCount[Us][QUEEN] == 1 && pieceCount[Them][QUEEN] == 0)
 122          bonus += QueenMinorsImbalance[pieceCount[Them][KNIGHT] + pieceCount[Them][BISHOP]];
 123
 124     return bonus;
 125   }
 126
 127 } // namespace
 128
 129 namespace Material {
 130
 131 /// Material::probe() looks up the current position's material configuration in
 132 /// the material hash table. It returns a pointer to the Entry if the position
 133 /// is found. Otherwise a new Entry is computed and stored there, so we don't
 134 /// have to recompute all when the same material configuration occurs again.
 135
 136 Entry* probe(const Position& pos) {
 137
 138   Key key = pos.material_key();
 139   Entry* e = pos.this_thread()->materialTable[key];
 140
 141   if (e->key == key)
 142       return e;
 143
 144   std::memset(e, 0, sizeof(Entry));
 145   e->key = key;
 146   e->factor[WHITE] = e->factor[BLACK] = (uint8_t)SCALE_FACTOR_NORMAL;
 147
 148   Value npm_w = pos.non_pawn_material(WHITE);
 149   Value npm_b = pos.non_pawn_material(BLACK);
 150   Value npm = std::max(EndgameLimit, std::min(npm_w + npm_b, MidgameLimit));
 151
 152   // Map total non-pawn material into [PHASE_ENDGAME, PHASE_MIDGAME]
 153   e->gamePhase = Phase(((npm - EndgameLimit) * PHASE_MIDGAME) / (MidgameLimit - EndgameLimit));
 154
 155   // Let's look if we have a specialized evaluation function for this particular
 156   // material configuration. Firstly we look for a fixed configuration one, then
 157   // for a generic one if the previous search failed.
 158   if ((e->evaluationFunction = pos.this_thread()->endgames.probe<Value>(key)) != nullptr)
 159       return e;
 160
 161   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
 162       if (is_KXK(pos, c))
 163       {
 164           e->evaluationFunction = &EvaluateKXK[c];
 165           return e;
 166       }
 167
 168   // OK, we didn't find any special evaluation function for the current material
 169   // configuration. Is there a suitable specialized scaling function?
 170   EndgameBase<ScaleFactor>* sf;
 171
 172   if ((sf = pos.this_thread()->endgames.probe<ScaleFactor>(key)) != nullptr)
 173   {
 174       e->scalingFunction[sf->strongSide] = sf; // Only strong color assigned
 175       return e;
 176   }
 177
 178   // We didn't find any specialized scaling function, so fall back on generic
 179   // ones that refer to more than one material distribution. Note that in this
 180   // case we don't return after setting the function.
 181   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
 182   {
 183     if (is_KBPsKs(pos, c))
 184         e->scalingFunction[c] = &ScaleKBPsK[c];
 185
 186     else if (is_KQKRPs(pos, c))
 187         e->scalingFunction[c] = &ScaleKQKRPs[c];
 188   }
 189
 190   if (npm_w + npm_b == VALUE_ZERO && pos.pieces(PAWN)) // Only pawns on the board
 191   {
 192       if (!pos.count<PAWN>(BLACK))
 193       {
 194           assert(pos.count<PAWN>(WHITE) >= 2);
 195
 196           e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPsK[WHITE];
 197       }
 198       else if (!pos.count<PAWN>(WHITE))
 199       {
 200           assert(pos.count<PAWN>(BLACK) >= 2);
 201
 202           e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPsK[BLACK];
 203       }
 204       else if (pos.count<PAWN>(WHITE) == 1 && pos.count<PAWN>(BLACK) == 1)
 205       {
 206           // This is a special case because we set scaling functions
 207           // for both colors instead of only one.
 208           e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPKP[WHITE];
 209           e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPKP[BLACK];
 210       }
 211   }
 212
 213   // Zero or just one pawn makes it difficult to win, even with a small material
 214   // advantage. This catches some trivial draws like KK, KBK and KNK and gives a
 215   // drawish scale factor for cases such as KRKBP and KmmKm (except for KBBKN).
 216   if (!pos.count<PAWN>(WHITE) && npm_w - npm_b <= BishopValueMg)
 217       e->factor[WHITE] = uint8_t(npm_w <  RookValueMg   ? SCALE_FACTOR_DRAW :
 218                                  npm_b <= BishopValueMg ? 4 : 14);
 219
 220   if (!pos.count<PAWN>(BLACK) && npm_b - npm_w <= BishopValueMg)
 221       e->factor[BLACK] = uint8_t(npm_b <  RookValueMg   ? SCALE_FACTOR_DRAW :
 222                                  npm_w <= BishopValueMg ? 4 : 14);
 223
 224   if (pos.count<PAWN>(WHITE) == 1 && npm_w - npm_b <= BishopValueMg)
 225       e->factor[WHITE] = (uint8_t) SCALE_FACTOR_ONEPAWN;
 226
 227   if (pos.count<PAWN>(BLACK) == 1 && npm_b - npm_w <= BishopValueMg)
 228       e->factor[BLACK] = (uint8_t) SCALE_FACTOR_ONEPAWN;
 229
 230   // Evaluate the material imbalance. We use PIECE_TYPE_NONE as a place holder
 231   // for the bishop pair "extended piece", which allows us to be more flexible
 232   // in defining bishop pair bonuses.
 233   const int PieceCount[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB] = {
 234   { pos.count<BISHOP>(WHITE) > 1, pos.count<PAWN>(WHITE), pos.count<KNIGHT>(WHITE),
 235     pos.count<BISHOP>(WHITE)    , pos.count<ROOK>(WHITE), pos.count<QUEEN >(WHITE) },
 236   { pos.count<BISHOP>(BLACK) > 1, pos.count<PAWN>(BLACK), pos.count<KNIGHT>(BLACK),
 237     pos.count<BISHOP>(BLACK)    , pos.count<ROOK>(BLACK), pos.count<QUEEN >(BLACK) } };
 238
 239   e->value = int16_t((imbalance<WHITE>(PieceCount) - imbalance<BLACK>(PieceCount)) / 16);
 240   return e;
 241 }
 242
 243 } // namespace Material