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     {1443                               }, // Bishop pair
  38     {  40,    0                         }, // Pawn
  39     {  32,  255, -67                    }, // Knight      OUR PIECES
  40     {   0,  104,   4,    0              }, // Bishop
  41     { -26,   -2,  47,   105,  -221      }, // 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   constexpr int PawnCount[] = { 0, 304,  144, -320, -560, -704, -672, -464, -320 };
  57
  58   // Endgame evaluation and scaling functions are accessed directly and not through
  59   // the function maps because they correspond to more than one material hash key.
  60   Endgame<KXK>    EvaluateKXK[] = { Endgame<KXK>(WHITE),    Endgame<KXK>(BLACK) };
  61
  62   Endgame<KBPsK>  ScaleKBPsK[]  = { Endgame<KBPsK>(WHITE),  Endgame<KBPsK>(BLACK) };
  63   Endgame<KQKRPs> ScaleKQKRPs[] = { Endgame<KQKRPs>(WHITE), Endgame<KQKRPs>(BLACK) };
  64   Endgame<KPsK>   ScaleKPsK[]   = { Endgame<KPsK>(WHITE),   Endgame<KPsK>(BLACK) };
  65   Endgame<KPKP>   ScaleKPKP[]   = { Endgame<KPKP>(WHITE),   Endgame<KPKP>(BLACK) };
  66
  67   // Helper used to detect a given material distribution
  68   bool is_KXK(const Position& pos, Color us) {
  69     return  !more_than_one(pos.pieces(~us))
  70           && pos.non_pawn_material(us) >= RookValueMg;
  71   }
  72
  73   bool is_KBPsK(const Position& pos, Color us) {
  74     return   pos.non_pawn_material(us) == BishopValueMg
  75           && pos.count<BISHOP>(us) == 1
  76           && pos.count<PAWN  >(us) >= 1;
  77   }
  78
  79   bool is_KQKRPs(const Position& pos, Color us) {
  80     return  !pos.count<PAWN>(us)
  81           && pos.non_pawn_material(us) == QueenValueMg
  82           && pos.count<QUEEN>(us)  == 1
  83           && pos.count<ROOK>(~us) == 1
  84           && pos.count<PAWN>(~us) >= 1;
  85   }
  86
  87   /// imbalance() calculates the imbalance by comparing the piece count of each
  88   /// piece type for both colors.
  89   template<Color Us>
  90   int imbalance(const int pieceCount[][PIECE_TYPE_NB]) {
  91
  92     constexpr Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
  93
  94     int bonus = PawnCount[pieceCount[Us][PAWN]];
  95
  96     // Second-degree polynomial material imbalance, by Tord Romstad
  97     for (int pt1 = NO_PIECE_TYPE; pt1 <= QUEEN; ++pt1)
  98     {
  99         if (!pieceCount[Us][pt1])
 100             continue;
 101
 102         int v = 0;
 103
 104         for (int pt2 = NO_PIECE_TYPE; pt2 <= pt1; ++pt2)
 105             v +=  QuadraticOurs[pt1][pt2] * pieceCount[Us][pt2]
 106                 + QuadraticTheirs[pt1][pt2] * pieceCount[Them][pt2];
 107
 108         bonus += pieceCount[Us][pt1] * v;
 109     }
 110
 111     return bonus;
 112   }
 113
 114 } // namespace
 115
 116 namespace Material {
 117
 118 /// Material::probe() looks up the current position's material configuration in
 119 /// the material hash table. It returns a pointer to the Entry if the position
 120 /// is found. Otherwise a new Entry is computed and stored there, so we don't
 121 /// have to recompute all when the same material configuration occurs again.
 122
 123 Entry* probe(const Position& pos) {
 124
 125   Key key = pos.material_key();
 126   Entry* e = pos.this_thread()->materialTable[key];
 127
 128   if (e->key == key)
 129       return e;
 130
 131   std::memset(e, 0, sizeof(Entry));
 132   e->key = key;
 133   e->factor[WHITE] = e->factor[BLACK] = (uint8_t)SCALE_FACTOR_NORMAL;
 134
 135   Value npm_w = pos.non_pawn_material(WHITE);
 136   Value npm_b = pos.non_pawn_material(BLACK);
 137   Value npm = std::max(EndgameLimit, std::min(npm_w + npm_b, MidgameLimit));
 138
 139   // Map total non-pawn material into [PHASE_ENDGAME, PHASE_MIDGAME]
 140   e->gamePhase = Phase(((npm - EndgameLimit) * PHASE_MIDGAME) / (MidgameLimit - EndgameLimit));
 141
 142   // Let's look if we have a specialized evaluation function for this particular
 143   // material configuration. Firstly we look for a fixed configuration one, then
 144   // for a generic one if the previous search failed.
 145   if ((e->evaluationFunction = pos.this_thread()->endgames.probe<Value>(key)) != nullptr)
 146       return e;
 147
 148   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
 149       if (is_KXK(pos, c))
 150       {
 151           e->evaluationFunction = &EvaluateKXK[c];
 152           return e;
 153       }
 154
 155   // OK, we didn't find any special evaluation function for the current material
 156   // configuration. Is there a suitable specialized scaling function?
 157   const EndgameBase<ScaleFactor>* sf;
 158
 159   if ((sf = pos.this_thread()->endgames.probe<ScaleFactor>(key)) != nullptr)
 160   {
 161       e->scalingFunction[sf->strongSide] = sf; // Only strong color assigned
 162       return e;
 163   }
 164
 165   // We didn't find any specialized scaling function, so fall back on generic
 166   // ones that refer to more than one material distribution. Note that in this
 167   // case we don't return after setting the function.
 168   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
 169   {
 170     if (is_KBPsK(pos, c))
 171         e->scalingFunction[c] = &ScaleKBPsK[c];
 172
 173     else if (is_KQKRPs(pos, c))
 174         e->scalingFunction[c] = &ScaleKQKRPs[c];
 175   }
 176
 177   if (npm_w + npm_b == VALUE_ZERO && pos.pieces(PAWN)) // Only pawns on the board
 178   {
 179       if (!pos.count<PAWN>(BLACK))
 180       {
 181           assert(pos.count<PAWN>(WHITE) >= 2);
 182
 183           e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPsK[WHITE];
 184       }
 185       else if (!pos.count<PAWN>(WHITE))
 186       {
 187           assert(pos.count<PAWN>(BLACK) >= 2);
 188
 189           e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPsK[BLACK];
 190       }
 191       else if (pos.count<PAWN>(WHITE) == 1 && pos.count<PAWN>(BLACK) == 1)
 192       {
 193           // This is a special case because we set scaling functions
 194           // for both colors instead of only one.
 195           e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPKP[WHITE];
 196           e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPKP[BLACK];
 197       }
 198   }
 199
 200   // Zero or just one pawn makes it difficult to win, even with a small material
 201   // advantage. This catches some trivial draws like KK, KBK and KNK and gives a
 202   // drawish scale factor for cases such as KRKBP and KmmKm (except for KBBKN).
 203   if (!pos.count<PAWN>(WHITE) && npm_w - npm_b <= BishopValueMg)
 204       e->factor[WHITE] = uint8_t(npm_w <  RookValueMg   ? SCALE_FACTOR_DRAW :
 205                                  npm_b <= BishopValueMg ? 4 : 14);
 206
 207   if (!pos.count<PAWN>(BLACK) && npm_b - npm_w <= BishopValueMg)
 208       e->factor[BLACK] = uint8_t(npm_b <  RookValueMg   ? SCALE_FACTOR_DRAW :
 209                                  npm_w <= BishopValueMg ? 4 : 14);
 210
 211   // Evaluate the material imbalance. We use PIECE_TYPE_NONE as a place holder
 212   // for the bishop pair "extended piece", which allows us to be more flexible
 213   // in defining bishop pair bonuses.
 214   const int pieceCount[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB] = {
 215   { pos.count<BISHOP>(WHITE) > 1, pos.count<PAWN>(WHITE), pos.count<KNIGHT>(WHITE),
 216     pos.count<BISHOP>(WHITE)    , pos.count<ROOK>(WHITE), pos.count<QUEEN >(WHITE) },
 217   { pos.count<BISHOP>(BLACK) > 1, pos.count<PAWN>(BLACK), pos.count<KNIGHT>(BLACK),
 218     pos.count<BISHOP>(BLACK)    , pos.count<ROOK>(BLACK), pos.count<QUEEN >(BLACK) } };
 219
 220   e->value = int16_t((imbalance<WHITE>(pieceCount) - imbalance<BLACK>(pieceCount)) / 16);
 221   return e;
 222 }
 223
 224 } // namespace Material