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   // Endgame evaluation and scaling functions are accessed directly and not through
  62   // the function maps because they correspond to more than one material hash key.
  63   Endgame<KXK>    EvaluateKXK[] = { Endgame<KXK>(WHITE),    Endgame<KXK>(BLACK) };
  64
  65   Endgame<KBPsK>  ScaleKBPsK[]  = { Endgame<KBPsK>(WHITE),  Endgame<KBPsK>(BLACK) };
  66   Endgame<KQKRPs> ScaleKQKRPs[] = { Endgame<KQKRPs>(WHITE), Endgame<KQKRPs>(BLACK) };
  67   Endgame<KPsK>   ScaleKPsK[]   = { Endgame<KPsK>(WHITE),   Endgame<KPsK>(BLACK) };
  68   Endgame<KPKP>   ScaleKPKP[]   = { Endgame<KPKP>(WHITE),   Endgame<KPKP>(BLACK) };
  69
  70   // Helper used to detect a given material distribution
  71   bool is_KXK(const Position& pos, Color us) {
  72     return  !more_than_one(pos.pieces(~us))
  73           && pos.non_pawn_material(us) >= RookValueMg;
  74   }
  75
  76   bool is_KBPsKs(const Position& pos, Color us) {
  77     return   pos.non_pawn_material(us) == BishopValueMg
  78           && pos.count<BISHOP>(us) == 1
  79           && pos.count<PAWN  >(us) >= 1;
  80   }
  81
  82   bool is_KQKRPs(const Position& pos, Color us) {
  83     return  !pos.count<PAWN>(us)
  84           && pos.non_pawn_material(us) == QueenValueMg
  85           && pos.count<QUEEN>(us)  == 1
  86           && pos.count<ROOK>(~us) == 1
  87           && pos.count<PAWN>(~us) >= 1;
  88   }
  89
  90   /// imbalance() calculates the imbalance by comparing the piece count of each
  91   /// piece type for both colors.
  92   template<Color Us>
  93   int imbalance(const int pieceCount[][PIECE_TYPE_NB]) {
  94
  95     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
  96
  97     int bonus = PawnSet[pieceCount[Us][PAWN]];
  98
  99     // Second-degree polynomial material imbalance by Tord Romstad
 100     for (int pt1 = NO_PIECE_TYPE; pt1 <= QUEEN; ++pt1)
 101     {
 102         if (!pieceCount[Us][pt1])
 103             continue;
 104
 105         int v = 0;
 106
 107         for (int pt2 = NO_PIECE_TYPE; pt2 <= pt1; ++pt2)
 108             v +=  QuadraticOurs[pt1][pt2] * pieceCount[Us][pt2]
 109                 + QuadraticTheirs[pt1][pt2] * pieceCount[Them][pt2];
 110
 111         bonus += pieceCount[Us][pt1] * v;
 112     }
 113
 114     return bonus;
 115   }
 116
 117 } // namespace
 118
 119 namespace Material {
 120
 121 /// Material::probe() looks up the current position's material configuration in
 122 /// the material hash table. It returns a pointer to the Entry if the position
 123 /// is found. Otherwise a new Entry is computed and stored there, so we don't
 124 /// have to recompute all when the same material configuration occurs again.
 125
 126 Entry* probe(const Position& pos) {
 127
 128   Key key = pos.material_key();
 129   Entry* e = pos.this_thread()->materialTable[key];
 130
 131   if (e->key == key)
 132       return e;
 133
 134   std::memset(e, 0, sizeof(Entry));
 135   e->key = key;
 136   e->factor[WHITE] = e->factor[BLACK] = (uint8_t)SCALE_FACTOR_NORMAL;
 137   e->gamePhase = pos.game_phase();
 138
 139   // Let's look if we have a specialized evaluation function for this particular
 140   // material configuration. Firstly we look for a fixed configuration one, then
 141   // for a generic one if the previous search failed.
 142   if ((e->evaluationFunction = pos.this_thread()->endgames.probe<Value>(key)) != nullptr)
 143       return e;
 144
 145   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
 146       if (is_KXK(pos, c))
 147       {
 148           e->evaluationFunction = &EvaluateKXK[c];
 149           return e;
 150       }
 151
 152   // OK, we didn't find any special evaluation function for the current material
 153   // configuration. Is there a suitable specialized scaling function?
 154   EndgameBase<ScaleFactor>* sf;
 155
 156   if ((sf = pos.this_thread()->endgames.probe<ScaleFactor>(key)) != nullptr)
 157   {
 158       e->scalingFunction[sf->strongSide] = sf; // Only strong color assigned
 159       return e;
 160   }
 161
 162   // We didn't find any specialized scaling function, so fall back on generic
 163   // ones that refer to more than one material distribution. Note that in this
 164   // case we don't return after setting the function.
 165   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
 166   {
 167     if (is_KBPsKs(pos, c))
 168         e->scalingFunction[c] = &ScaleKBPsK[c];
 169
 170     else if (is_KQKRPs(pos, c))
 171         e->scalingFunction[c] = &ScaleKQKRPs[c];
 172   }
 173
 174   Value npm_w = pos.non_pawn_material(WHITE);
 175   Value npm_b = pos.non_pawn_material(BLACK);
 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   if (pos.count<PAWN>(WHITE) == 1 && npm_w - npm_b <= BishopValueMg)
 212       e->factor[WHITE] = (uint8_t) SCALE_FACTOR_ONEPAWN;
 213
 214   if (pos.count<PAWN>(BLACK) == 1 && npm_b - npm_w <= BishopValueMg)
 215       e->factor[BLACK] = (uint8_t) SCALE_FACTOR_ONEPAWN;
 216
 217   // Evaluate the material imbalance. We use PIECE_TYPE_NONE as a place holder
 218   // for the bishop pair "extended piece", which allows us to be more flexible
 219   // in defining bishop pair bonuses.
 220   const int PieceCount[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB] = {
 221   { pos.count<BISHOP>(WHITE) > 1, pos.count<PAWN>(WHITE), pos.count<KNIGHT>(WHITE),
 222     pos.count<BISHOP>(WHITE)    , pos.count<ROOK>(WHITE), pos.count<QUEEN >(WHITE) },
 223   { pos.count<BISHOP>(BLACK) > 1, pos.count<PAWN>(BLACK), pos.count<KNIGHT>(BLACK),
 224     pos.count<BISHOP>(BLACK)    , pos.count<ROOK>(BLACK), pos.count<QUEEN >(BLACK) } };
 225
 226   e->value = int16_t((imbalance<WHITE>(PieceCount) - imbalance<BLACK>(PieceCount)) / 16);
 227   return e;
 228 }
 229
 230 } // namespace Material