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
   6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   9   (at your option) any later version.
  10
  11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
  12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14   GNU General Public License for more details.
  15
  16   You should have received a copy of the GNU General Public License
  17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18 */
  19
  20 #include <algorithm> // For std::min
  21 #include <cassert>
  22 #include <cstring>   // For std::memset
  23
  24 #include "material.h"
  25 #include "thread.h"
  26
  27 using namespace std;
  28
  29 namespace {
  30
  31   // Polynomial material imbalance parameters
  32
  33   //                      pair  pawn knight bishop rook queen
  34   const int Linear[6] = { 1852, -162, -1122, -183,  249, -154 };
  35
  36   const int QuadraticOurs[][PIECE_TYPE_NB] = {
  37     //            OUR PIECES
  38     // pair pawn knight bishop rook queen
  39     {   0                               }, // Bishop pair
  40     {  39,    2                         }, // Pawn
  41     {  35,  271,  -4                    }, // Knight      OUR PIECES
  42     {   0,  105,   4,    0              }, // Bishop
  43     { -27,   -2,  46,   100,  -141      }, // Rook
  44     {-177,   25, 129,   142,  -137,   0 }  // Queen
  45   };
  46
  47   const int QuadraticTheirs[][PIECE_TYPE_NB] = {
  48     //           THEIR PIECES
  49     // pair pawn knight bishop rook queen
  50     {   0                               }, // Bishop pair
  51     {  37,    0                         }, // Pawn
  52     {  10,   62,   0                    }, // Knight      OUR PIECES
  53     {  57,   64,  39,     0             }, // Bishop
  54     {  50,   40,  23,   -22,    0       }, // Rook
  55     {  98,  105, -39,   141,  274,    0 }  // Queen
  56   };
  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 templates used to detect a given material distribution
  68   template<Color Us> bool is_KXK(const Position& pos) {
  69     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
  70     return  !more_than_one(pos.pieces(Them))
  71           && pos.non_pawn_material(Us) >= RookValueMg;
  72   }
  73
  74   template<Color Us> bool is_KBPsKs(const Position& pos) {
  75     return   pos.non_pawn_material(Us) == BishopValueMg
  76           && pos.count<BISHOP>(Us) == 1
  77           && pos.count<PAWN  >(Us) >= 1;
  78   }
  79
  80   template<Color Us> bool is_KQKRPs(const Position& pos) {
  81     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
  82     return  !pos.count<PAWN>(Us)
  83           && pos.non_pawn_material(Us) == QueenValueMg
  84           && pos.count<QUEEN>(Us)  == 1
  85           && pos.count<ROOK>(Them) == 1
  86           && pos.count<PAWN>(Them) >= 1;
  87   }
  88
  89   /// imbalance() calculates the imbalance by comparing the piece count of each
  90   /// piece type for both colors.
  91
  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 = 0;
  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 = Linear[pt1];
 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   if (is_KXK<WHITE>(pos))
 146   {
 147       e->evaluationFunction = &EvaluateKXK[WHITE];
 148       return e;
 149   }
 150
 151   if (is_KXK<BLACK>(pos))
 152   {
 153       e->evaluationFunction = &EvaluateKXK[BLACK];
 154       return e;
 155   }
 156
 157   // OK, we didn't find any special evaluation function for the current material
 158   // configuration. Is there a suitable specialized scaling function?
 159   EndgameBase<ScaleFactor>* sf;
 160
 161   if ((sf = pos.this_thread()->endgames.probe<ScaleFactor>(key)) != nullptr)
 162   {
 163       e->scalingFunction[sf->strong_side()] = sf; // Only strong color assigned
 164       return e;
 165   }
 166
 167   // We didn't find any specialized scaling function, so fall back on generic
 168   // ones that refer to more than one material distribution. Note that in this
 169   // case we don't return after setting the function.
 170   if (is_KBPsKs<WHITE>(pos))
 171       e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKBPsK[WHITE];
 172
 173   if (is_KBPsKs<BLACK>(pos))
 174       e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKBPsK[BLACK];
 175
 176   if (is_KQKRPs<WHITE>(pos))
 177       e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKQKRPs[WHITE];
 178
 179   else if (is_KQKRPs<BLACK>(pos))
 180       e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKQKRPs[BLACK];
 181
 182   Value npm_w = pos.non_pawn_material(WHITE);
 183   Value npm_b = pos.non_pawn_material(BLACK);
 184
 185   if (npm_w + npm_b == VALUE_ZERO && pos.pieces(PAWN)) // Only pawns on the board
 186   {
 187       if (!pos.count<PAWN>(BLACK))
 188       {
 189           assert(pos.count<PAWN>(WHITE) >= 2);
 190
 191           e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPsK[WHITE];
 192       }
 193       else if (!pos.count<PAWN>(WHITE))
 194       {
 195           assert(pos.count<PAWN>(BLACK) >= 2);
 196
 197           e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPsK[BLACK];
 198       }
 199       else if (pos.count<PAWN>(WHITE) == 1 && pos.count<PAWN>(BLACK) == 1)
 200       {
 201           // This is a special case because we set scaling functions
 202           // for both colors instead of only one.
 203           e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPKP[WHITE];
 204           e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPKP[BLACK];
 205       }
 206   }
 207
 208   // Zero or just one pawn makes it difficult to win, even with a small material
 209   // advantage. This catches some trivial draws like KK, KBK and KNK and gives a
 210   // drawish scale factor for cases such as KRKBP and KmmKm (except for KBBKN).
 211   if (!pos.count<PAWN>(WHITE) && npm_w - npm_b <= BishopValueMg)
 212       e->factor[WHITE] = uint8_t(npm_w <  RookValueMg   ? SCALE_FACTOR_DRAW :
 213                                  npm_b <= BishopValueMg ? 4 : 12);
 214
 215   if (!pos.count<PAWN>(BLACK) && npm_b - npm_w <= BishopValueMg)
 216       e->factor[BLACK] = uint8_t(npm_b <  RookValueMg   ? SCALE_FACTOR_DRAW :
 217                                  npm_w <= BishopValueMg ? 4 : 12);
 218
 219   if (pos.count<PAWN>(WHITE) == 1 && npm_w - npm_b <= BishopValueMg)
 220       e->factor[WHITE] = (uint8_t) SCALE_FACTOR_ONEPAWN;
 221
 222   if (pos.count<PAWN>(BLACK) == 1 && npm_b - npm_w <= BishopValueMg)
 223       e->factor[BLACK] = (uint8_t) SCALE_FACTOR_ONEPAWN;
 224
 225   // Evaluate the material imbalance. We use PIECE_TYPE_NONE as a place holder
 226   // for the bishop pair "extended piece", which allows us to be more flexible
 227   // in defining bishop pair bonuses.
 228   const int PieceCount[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB] = {
 229   { pos.count<BISHOP>(WHITE) > 1, pos.count<PAWN>(WHITE), pos.count<KNIGHT>(WHITE),
 230     pos.count<BISHOP>(WHITE)    , pos.count<ROOK>(WHITE), pos.count<QUEEN >(WHITE) },
 231   { pos.count<BISHOP>(BLACK) > 1, pos.count<PAWN>(BLACK), pos.count<KNIGHT>(BLACK),
 232     pos.count<BISHOP>(BLACK)    , pos.count<ROOK>(BLACK), pos.count<QUEEN >(BLACK) } };
 233
 234   e->value = int16_t((imbalance<WHITE>(PieceCount) - imbalance<BLACK>(PieceCount)) / 16);
 235   return e;
 236 }
 237
 238 } // namespace Material