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) 2015-2016 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   //                      pair  pawn knight bishop rook queen
  35   const int Linear[6] = { 1667, -168, -1027, -166,  238, -138 };
  36
  37   const int QuadraticOurs[][PIECE_TYPE_NB] = {
  38     //            OUR PIECES
  39     // pair pawn knight bishop rook queen
  40     {   0                               }, // Bishop pair
  41     {  40,    2                         }, // Pawn
  42     {  32,  255,  -3                    }, // Knight      OUR PIECES
  43     {   0,  104,   4,    0              }, // Bishop
  44     { -26,   -2,  47,   105,  -149      }, // Rook
  45     {-185,   24, 122,   137,  -134,   0 }  // Queen
  46   };
  47
  48   const int QuadraticTheirs[][PIECE_TYPE_NB] = {
  49     //           THEIR PIECES
  50     // pair pawn knight bishop rook queen
  51     {   0                               }, // Bishop pair
  52     {  36,    0                         }, // Pawn
  53     {   9,   63,   0                    }, // Knight      OUR PIECES
  54     {  59,   65,  42,     0             }, // Bishop
  55     {  46,   39,  24,   -24,    0       }, // Rook
  56     { 101,  100, -37,   141,  268,    0 }  // Queen
  57   };
  58
  59   // Endgame evaluation and scaling functions are accessed directly and not through
  60   // the function maps because they correspond to more than one material hash key.
  61   Endgame<KXK>    EvaluateKXK[] = { Endgame<KXK>(WHITE),    Endgame<KXK>(BLACK) };
  62
  63   Endgame<KBPsK>  ScaleKBPsK[]  = { Endgame<KBPsK>(WHITE),  Endgame<KBPsK>(BLACK) };
  64   Endgame<KQKRPs> ScaleKQKRPs[] = { Endgame<KQKRPs>(WHITE), Endgame<KQKRPs>(BLACK) };
  65   Endgame<KPsK>   ScaleKPsK[]   = { Endgame<KPsK>(WHITE),   Endgame<KPsK>(BLACK) };
  66   Endgame<KPKP>   ScaleKPKP[]   = { Endgame<KPKP>(WHITE),   Endgame<KPKP>(BLACK) };
  67
  68   // Helper used to detect a given material distribution
  69   bool is_KXK(const Position& pos, Color us) {
  70     return  !more_than_one(pos.pieces(~us))
  71           && pos.non_pawn_material(us) >= RookValueMg;
  72   }
  73
  74   bool is_KBPsKs(const Position& pos, Color us) {
  75     return   pos.non_pawn_material(us) == BishopValueMg
  76           && pos.count<BISHOP>(us) == 1
  77           && pos.count<PAWN  >(us) >= 1;
  78   }
  79
  80   bool is_KQKRPs(const Position& pos, Color us) {
  81     return  !pos.count<PAWN>(us)
  82           && pos.non_pawn_material(us) == QueenValueMg
  83           && pos.count<QUEEN>(us)  == 1
  84           && pos.count<ROOK>(~us) == 1
  85           && pos.count<PAWN>(~us) >= 1;
  86   }
  87
  88   /// imbalance() calculates the imbalance by comparing the piece count of each
  89   /// piece type for both colors.
  90   template<Color Us>
  91   int imbalance(const int pieceCount[][PIECE_TYPE_NB]) {
  92
  93     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
  94
  95     int bonus = 0;
  96
  97     // Second-degree polynomial material imbalance by Tord Romstad
  98     for (int pt1 = NO_PIECE_TYPE; pt1 <= QUEEN; ++pt1)
  99     {
 100         if (!pieceCount[Us][pt1])
 101             continue;
 102
 103         int v = Linear[pt1];
 104
 105         for (int pt2 = NO_PIECE_TYPE; pt2 <= pt1; ++pt2)
 106             v +=  QuadraticOurs[pt1][pt2] * pieceCount[Us][pt2]
 107                 + QuadraticTheirs[pt1][pt2] * pieceCount[Them][pt2];
 108
 109         bonus += pieceCount[Us][pt1] * v;
 110     }
 111
 112     return bonus;
 113   }
 114
 115 } // namespace
 116
 117 namespace Material {
 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   e->gamePhase = pos.game_phase();
 136
 137   // Let's look if we have a specialized evaluation function for this particular
 138   // material configuration. Firstly we look for a fixed configuration one, then
 139   // for a generic one if the previous search failed.
 140   if ((e->evaluationFunction = pos.this_thread()->endgames.probe<Value>(key)) != nullptr)
 141       return e;
 142
 143   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
 144       if (is_KXK(pos, c))
 145       {
 146           e->evaluationFunction = &EvaluateKXK[c];
 147           return e;
 148       }
 149
 150   // OK, we didn't find any special evaluation function for the current material
 151   // configuration. Is there a suitable specialized scaling function?
 152   EndgameBase<ScaleFactor>* sf;
 153
 154   if ((sf = pos.this_thread()->endgames.probe<ScaleFactor>(key)) != nullptr)
 155   {
 156       e->scalingFunction[sf->strong_side()] = sf; // Only strong color assigned
 157       return e;
 158   }
 159
 160   // We didn't find any specialized scaling function, so fall back on generic
 161   // ones that refer to more than one material distribution. Note that in this
 162   // case we don't return after setting the function.
 163   for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
 164   {
 165     if (is_KBPsKs(pos, c))
 166         e->scalingFunction[c] = &ScaleKBPsK[c];
 167
 168     else if (is_KQKRPs(pos, c))
 169         e->scalingFunction[c] = &ScaleKQKRPs[c];
 170   }
 171
 172   Value npm_w = pos.non_pawn_material(WHITE);
 173   Value npm_b = pos.non_pawn_material(BLACK);
 174
 175   if (npm_w + npm_b == VALUE_ZERO && pos.pieces(PAWN)) // Only pawns on the board
 176   {
 177       if (!pos.count<PAWN>(BLACK))
 178       {
 179           assert(pos.count<PAWN>(WHITE) >= 2);
 180
 181           e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPsK[WHITE];
 182       }
 183       else if (!pos.count<PAWN>(WHITE))
 184       {
 185           assert(pos.count<PAWN>(BLACK) >= 2);
 186
 187           e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPsK[BLACK];
 188       }
 189       else if (pos.count<PAWN>(WHITE) == 1 && pos.count<PAWN>(BLACK) == 1)
 190       {
 191           // This is a special case because we set scaling functions
 192           // for both colors instead of only one.
 193           e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPKP[WHITE];
 194           e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPKP[BLACK];
 195       }
 196   }
 197
 198   // Zero or just one pawn makes it difficult to win, even with a small material
 199   // advantage. This catches some trivial draws like KK, KBK and KNK and gives a
 200   // drawish scale factor for cases such as KRKBP and KmmKm (except for KBBKN).
 201   if (!pos.count<PAWN>(WHITE) && npm_w - npm_b <= BishopValueMg)
 202       e->factor[WHITE] = uint8_t(npm_w <  RookValueMg   ? SCALE_FACTOR_DRAW :
 203                                  npm_b <= BishopValueMg ? 4 : 14);
 204
 205   if (!pos.count<PAWN>(BLACK) && npm_b - npm_w <= BishopValueMg)
 206       e->factor[BLACK] = uint8_t(npm_b <  RookValueMg   ? SCALE_FACTOR_DRAW :
 207                                  npm_w <= BishopValueMg ? 4 : 14);
 208
 209   if (pos.count<PAWN>(WHITE) == 1 && npm_w - npm_b <= BishopValueMg)
 210       e->factor[WHITE] = (uint8_t) SCALE_FACTOR_ONEPAWN;
 211
 212   if (pos.count<PAWN>(BLACK) == 1 && npm_b - npm_w <= BishopValueMg)
 213       e->factor[BLACK] = (uint8_t) SCALE_FACTOR_ONEPAWN;
 214
 215   // Evaluate the material imbalance. We use PIECE_TYPE_NONE as a place holder
 216   // for the bishop pair "extended piece", which allows us to be more flexible
 217   // in defining bishop pair bonuses.
 218   const int PieceCount[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB] = {
 219   { pos.count<BISHOP>(WHITE) > 1, pos.count<PAWN>(WHITE), pos.count<KNIGHT>(WHITE),
 220     pos.count<BISHOP>(WHITE)    , pos.count<ROOK>(WHITE), pos.count<QUEEN >(WHITE) },
 221   { pos.count<BISHOP>(BLACK) > 1, pos.count<PAWN>(BLACK), pos.count<KNIGHT>(BLACK),
 222     pos.count<BISHOP>(BLACK)    , pos.count<ROOK>(BLACK), pos.count<QUEEN >(BLACK) } };
 223
 224   e->value = int16_t((imbalance<WHITE>(PieceCount) - imbalance<BLACK>(PieceCount)) / 16);
 225   return e;
 226 }
 227
 228 } // namespace Material