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) 2004-2021 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
   4
   5   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   6   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   8   (at your option) any later version.
   9
  10   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
  11   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13   GNU General Public License for more details.
  14
  15   You should have received a copy of the GNU General Public License
  16   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  17 */
  18
  19 #include <cassert>
  20 #include <cstring>   // For std::memset
  21
  22 #include "material.h"
  23 #include "thread.h"
  24
  25 using namespace std;
  26
  27 namespace {
  28   #define S(mg, eg) make_score(mg, eg)
  29
  30   // Polynomial material imbalance parameters
  31
  32   // One Score parameter for each pair (our piece, another of our pieces)
  33   constexpr Score QuadraticOurs[][PIECE_TYPE_NB] = {
  34     // OUR PIECE 2
  35     // bishop pair    pawn         knight       bishop       rook           queen
  36     {S(1419, 1455)                                                                  }, // Bishop pair
  37     {S( 101,   28), S( 37,  39)                                                     }, // Pawn
  38     {S(  57,   64), S(249, 187), S(-49, -62)                                        }, // Knight      OUR PIECE 1
  39     {S(   0,    0), S(118, 137), S( 10,  27), S(  0,   0)                           }, // Bishop
  40     {S( -63,  -68), S( -5,   3), S(100,  81), S(132, 118), S(-246, -244)            }, // Rook
  41     {S(-210, -211), S( 37,  14), S(147, 141), S(161, 105), S(-158, -174), S(-9,-31) }  // Queen
  42   };
  43
  44   // One Score parameter for each pair (our piece, their piece)
  45   constexpr Score QuadraticTheirs[][PIECE_TYPE_NB] = {
  46     // THEIR PIECE
  47     // bishop pair   pawn         knight       bishop       rook         queen
  48     {                                                                               }, // Bishop pair
  49     {S(  33,  30)                                                                   }, // Pawn
  50     {S(  46,  18), S(106,  84)                                                      }, // Knight      OUR PIECE
  51     {S(  75,  35), S( 59,  44), S( 60,  15)                                         }, // Bishop
  52     {S(  26,  35), S(  6,  22), S( 38,  39), S(-12,  -2)                            }, // Rook
  53     {S(  97,  93), S(100, 163), S(-58, -91), S(112, 192), S(276, 225)               }  // Queen
  54   };
  55
  56   #undef S
  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<PAWN  >(us) >= 1;
  76   }
  77
  78   bool is_KQKRPs(const Position& pos, Color us) {
  79     return  !pos.count<PAWN>(us)
  80           && pos.non_pawn_material(us) == QueenValueMg
  81           && pos.count<ROOK>(~us) == 1
  82           && pos.count<PAWN>(~us) >= 1;
  83   }
  84
  85
  86   /// imbalance() calculates the imbalance by comparing the piece count of each
  87   /// piece type for both colors.
  88
  89   template<Color Us>
  90   Score imbalance(const int pieceCount[][PIECE_TYPE_NB]) {
  91
  92     constexpr Color Them = ~Us;
  93
  94     Score bonus = SCORE_ZERO;
  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 = QuadraticOurs[pt1][pt1] * pieceCount[Us][pt1];
 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
 119 /// Material::probe() looks up the current position's material configuration in
 120 /// the material hash table. It returns a pointer to the Entry if the position
 121 /// is found. Otherwise a new Entry is computed and stored there, so we don't
 122 /// have to recompute all when the same material configuration occurs again.
 123
 124 Entry* probe(const Position& pos) {
 125
 126   Key key = pos.material_key();
 127   Entry* e = pos.this_thread()->materialTable[key];
 128
 129   if (e->key == key)
 130       return e;
 131
 132   std::memset(e, 0, sizeof(Entry));
 133   e->key = key;
 134   e->factor[WHITE] = e->factor[BLACK] = (uint8_t)SCALE_FACTOR_NORMAL;
 135
 136   Value npm_w = pos.non_pawn_material(WHITE);
 137   Value npm_b = pos.non_pawn_material(BLACK);
 138   Value npm   = std::clamp(npm_w + npm_b, EndgameLimit, MidgameLimit);
 139
 140   // Map total non-pawn material into [PHASE_ENDGAME, PHASE_MIDGAME]
 141   e->gamePhase = Phase(((npm - EndgameLimit) * PHASE_MIDGAME) / (MidgameLimit - EndgameLimit));
 142
 143   // Let's look if we have a specialized evaluation function for this particular
 144   // material configuration. Firstly we look for a fixed configuration one, then
 145   // for a generic one if the previous search failed.
 146   if ((e->evaluationFunction = Endgames::probe<Value>(key)) != nullptr)
 147       return e;
 148
 149   for (Color c : { WHITE, BLACK })
 150       if (is_KXK(pos, c))
 151       {
 152           e->evaluationFunction = &EvaluateKXK[c];
 153           return e;
 154       }
 155
 156   // OK, we didn't find any special evaluation function for the current material
 157   // configuration. Is there a suitable specialized scaling function?
 158   const auto* sf = Endgames::probe<ScaleFactor>(key);
 159
 160   if (sf)
 161   {
 162       e->scalingFunction[sf->strongSide] = sf; // Only strong color assigned
 163       return e;
 164   }
 165
 166   // We didn't find any specialized scaling function, so fall back on generic
 167   // ones that refer to more than one material distribution. Note that in this
 168   // case we don't return after setting the function.
 169   for (Color c : { WHITE, BLACK })
 170   {
 171     if (is_KBPsK(pos, c))
 172         e->scalingFunction[c] = &ScaleKBPsK[c];
 173
 174     else if (is_KQKRPs(pos, c))
 175         e->scalingFunction[c] = &ScaleKQKRPs[c];
 176   }
 177
 178   if (npm_w + npm_b == VALUE_ZERO && pos.pieces(PAWN)) // Only pawns on the board
 179   {
 180       if (!pos.count<PAWN>(BLACK))
 181       {
 182           assert(pos.count<PAWN>(WHITE) >= 2);
 183
 184           e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPsK[WHITE];
 185       }
 186       else if (!pos.count<PAWN>(WHITE))
 187       {
 188           assert(pos.count<PAWN>(BLACK) >= 2);
 189
 190           e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPsK[BLACK];
 191       }
 192       else if (pos.count<PAWN>(WHITE) == 1 && pos.count<PAWN>(BLACK) == 1)
 193       {
 194           // This is a special case because we set scaling functions
 195           // for both colors instead of only one.
 196           e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPKP[WHITE];
 197           e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPKP[BLACK];
 198       }
 199   }
 200
 201   // Zero or just one pawn makes it difficult to win, even with a small material
 202   // advantage. This catches some trivial draws like KK, KBK and KNK and gives a
 203   // drawish scale factor for cases such as KRKBP and KmmKm (except for KBBKN).
 204   if (!pos.count<PAWN>(WHITE) && npm_w - npm_b <= BishopValueMg)
 205       e->factor[WHITE] = uint8_t(npm_w <  RookValueMg   ? SCALE_FACTOR_DRAW :
 206                                  npm_b <= BishopValueMg ? 4 : 14);
 207
 208   if (!pos.count<PAWN>(BLACK) && npm_b - npm_w <= BishopValueMg)
 209       e->factor[BLACK] = uint8_t(npm_b <  RookValueMg   ? SCALE_FACTOR_DRAW :
 210                                  npm_w <= BishopValueMg ? 4 : 14);
 211
 212   // Evaluate the material imbalance. We use PIECE_TYPE_NONE as a place holder
 213   // for the bishop pair "extended piece", which allows us to be more flexible
 214   // in defining bishop pair bonuses.
 215   const int pieceCount[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB] = {
 216   { pos.count<BISHOP>(WHITE) > 1, pos.count<PAWN>(WHITE), pos.count<KNIGHT>(WHITE),
 217     pos.count<BISHOP>(WHITE)    , pos.count<ROOK>(WHITE), pos.count<QUEEN >(WHITE) },
 218   { pos.count<BISHOP>(BLACK) > 1, pos.count<PAWN>(BLACK), pos.count<KNIGHT>(BLACK),
 219     pos.count<BISHOP>(BLACK)    , pos.count<ROOK>(BLACK), pos.count<QUEEN >(BLACK) } };
 220
 221   e->score = (imbalance<WHITE>(pieceCount) - imbalance<BLACK>(pieceCount)) / 16;
 222   return e;
 223 }
 224
 225 } // namespace Material