Remove Stack/thread dependence in movepick
[stockfish] / src / movepick.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 <cassert>
22
23 #include "movepick.h"
24
25 namespace {
26
27   enum Stages {
28     MAIN_SEARCH, CAPTURES_INIT, GOOD_CAPTURES, KILLERS, COUNTERMOVE, QUIET_INIT, QUIET, BAD_CAPTURES,
29     EVASION, EVASIONS_INIT, ALL_EVASIONS,
30     PROBCUT, PROBCUT_INIT, PROBCUT_CAPTURES,
31     QSEARCH_WITH_CHECKS, QCAPTURES_1_INIT, QCAPTURES_1, QCHECKS,
32     QSEARCH_NO_CHECKS, QCAPTURES_2_INIT, QCAPTURES_2,
33     QSEARCH_RECAPTURES, QRECAPTURES
34   };
35
36   // partial_insertion_sort() sorts moves in descending order up to and including
37   // a given limit. The order of moves smaller than the limit is left unspecified.
38   void partial_insertion_sort(ExtMove* begin, ExtMove* end, int limit) {
39
40     for (ExtMove *sortedEnd = begin, *p = begin + 1; p < end; ++p)
41         if (p->value >= limit)
42         {
43             ExtMove tmp = *p, *q;
44             *p = *++sortedEnd;
45             for (q = sortedEnd; q != begin && *(q - 1) < tmp; --q)
46                 *q = *(q - 1);
47             *q = tmp;
48         }
49   }
50
51   // pick_best() finds the best move in the range (begin, end) and moves it to
52   // the front. It's faster than sorting all the moves in advance when there
53   // are few moves, e.g., the possible captures.
54   Move pick_best(ExtMove* begin, ExtMove* end) {
55
56     std::swap(*begin, *std::max_element(begin, end));
57     return *begin;
58   }
59
60 } // namespace
61
62
63 /// Constructors of the MovePicker class. As arguments we pass information
64 /// to help it to return the (presumably) good moves first, to decide which
65 /// moves to return (in the quiescence search, for instance, we only want to
66 /// search captures, promotions, and some checks) and how important good move
67 /// ordering is at the current node.
68
69 MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Depth d, const ButterflyHistory* mh,
70                        const PieceToHistory** ch, Move cm, Move* killers_p)
71            : pos(p), mainHistory(mh), contHistory(ch), countermove(cm),
72              killers{killers_p[0], killers_p[1]}, depth(d){
73
74   assert(d > DEPTH_ZERO);
75
76   stage = pos.checkers() ? EVASION : MAIN_SEARCH;
77   ttMove = ttm && pos.pseudo_legal(ttm) ? ttm : MOVE_NONE;
78   stage += (ttMove == MOVE_NONE);
79 }
80
81 MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Depth d, const ButterflyHistory* mh,
82                        const PieceToHistory** ch, Square s)
83            : pos(p), mainHistory(mh), contHistory(ch) {
84
85   assert(d <= DEPTH_ZERO);
86
87   if (pos.checkers())
88       stage = EVASION;
89
90   else if (d > DEPTH_QS_NO_CHECKS)
91       stage = QSEARCH_WITH_CHECKS;
92
93   else if (d > DEPTH_QS_RECAPTURES)
94       stage = QSEARCH_NO_CHECKS;
95
96   else
97   {
98       stage = QSEARCH_RECAPTURES;
99       recaptureSquare = s;
100       return;
101   }
102
103   ttMove = ttm && pos.pseudo_legal(ttm) ? ttm : MOVE_NONE;
104   stage += (ttMove == MOVE_NONE);
105 }
106
107 MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Value th)
108            : pos(p), threshold(th) {
109
110   assert(!pos.checkers());
111
112   stage = PROBCUT;
113
114   // In ProbCut we generate captures with SEE higher than or equal to the given threshold
115   ttMove =   ttm
116           && pos.pseudo_legal(ttm)
117           && pos.capture(ttm)
118           && pos.see_ge(ttm, threshold) ? ttm : MOVE_NONE;
119
120   stage += (ttMove == MOVE_NONE);
121 }
122
123
124 /// score() assigns a numerical value to each move in a move list. The moves with
125 /// highest values will be picked first.
126 template<>
127 void MovePicker::score<CAPTURES>() {
128   // Winning and equal captures in the main search are ordered by MVV, preferring
129   // captures near our home rank. Surprisingly, this appears to perform slightly
130   // better than SEE-based move ordering: exchanging big pieces before capturing
131   // a hanging piece probably helps to reduce the subtree size.
132   // In the main search we want to push captures with negative SEE values to the
133   // badCaptures[] array, but instead of doing it now we delay until the move
134   // has been picked up, saving some SEE calls in case we get a cutoff.
135   for (auto& m : *this)
136       m.value =  PieceValue[MG][pos.piece_on(to_sq(m))]
137                - Value(200 * relative_rank(pos.side_to_move(), to_sq(m)));
138 }
139
140 template<>
141 void MovePicker::score<QUIETS>() {
142
143   for (auto& m : *this)
144       m.value =  (*mainHistory)[pos.side_to_move()][from_to(m)]
145                + (*contHistory[0])[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)]
146                + (*contHistory[1])[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)]
147                + (*contHistory[3])[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)];
148 }
149
150 template<>
151 void MovePicker::score<EVASIONS>() {
152   // Try captures ordered by MVV/LVA, then non-captures ordered by stats heuristics
153   for (auto& m : *this)
154       if (pos.capture(m))
155           m.value =  PieceValue[MG][pos.piece_on(to_sq(m))]
156                    - Value(type_of(pos.moved_piece(m))) + (1 << 28);
157       else
158           m.value = (*mainHistory)[pos.side_to_move()][from_to(m)];
159 }
160
161
162 /// next_move() is the most important method of the MovePicker class. It returns
163 /// a new pseudo legal move every time it is called, until there are no more moves
164 /// left. It picks the move with the biggest value from a list of generated moves
165 /// taking care not to return the ttMove if it has already been searched.
166
167 Move MovePicker::next_move(bool skipQuiets) {
168
169   Move move;
170
171   switch (stage) {
172
173   case MAIN_SEARCH: case EVASION: case QSEARCH_WITH_CHECKS:
174   case QSEARCH_NO_CHECKS: case PROBCUT:
175       ++stage;
176       return ttMove;
177
178   case CAPTURES_INIT:
179       endBadCaptures = cur = moves;
180       endMoves = generate<CAPTURES>(pos, cur);
181       score<CAPTURES>();
182       ++stage;
183       /* fallthrough */
184
185   case GOOD_CAPTURES:
186       while (cur < endMoves)
187       {
188           move = pick_best(cur++, endMoves);
189           if (move != ttMove)
190           {
191               if (pos.see_ge(move))
192                   return move;
193
194               // Losing capture, move it to the beginning of the array
195               *endBadCaptures++ = move;
196           }
197       }
198
199       ++stage;
200       move = killers[0];  // First killer move
201       if (    move != MOVE_NONE
202           &&  move != ttMove
203           &&  pos.pseudo_legal(move)
204           && !pos.capture(move))
205           return move;
206       /* fallthrough */
207
208   case KILLERS:
209       ++stage;
210       move = killers[1]; // Second killer move
211       if (    move != MOVE_NONE
212           &&  move != ttMove
213           &&  pos.pseudo_legal(move)
214           && !pos.capture(move))
215           return move;
216       /* fallthrough */
217
218   case COUNTERMOVE:
219       ++stage;
220       move = countermove;
221       if (    move != MOVE_NONE
222           &&  move != ttMove
223           &&  move != killers[0]
224           &&  move != killers[1]
225           &&  pos.pseudo_legal(move)
226           && !pos.capture(move))
227           return move;
228       /* fallthrough */
229
230   case QUIET_INIT:
231       cur = endBadCaptures;
232       endMoves = generate<QUIETS>(pos, cur);
233       score<QUIETS>();
234       partial_insertion_sort(cur, endMoves, -4000 * depth / ONE_PLY);
235       ++stage;
236       /* fallthrough */
237
238   case QUIET:
239       while (    cur < endMoves
240              && (!skipQuiets || cur->value >= VALUE_ZERO))
241       {
242           move = *cur++;
243
244           if (   move != ttMove
245               && move != killers[0]
246               && move != killers[1]
247               && move != countermove)
248               return move;
249       }
250       ++stage;
251       cur = moves; // Point to beginning of bad captures
252       /* fallthrough */
253
254   case BAD_CAPTURES:
255       if (cur < endBadCaptures)
256           return *cur++;
257       break;
258
259   case EVASIONS_INIT:
260       cur = moves;
261       endMoves = generate<EVASIONS>(pos, cur);
262       score<EVASIONS>();
263       ++stage;
264       /* fallthrough */
265
266   case ALL_EVASIONS:
267       while (cur < endMoves)
268       {
269           move = pick_best(cur++, endMoves);
270           if (move != ttMove)
271               return move;
272       }
273       break;
274
275   case PROBCUT_INIT:
276       cur = moves;
277       endMoves = generate<CAPTURES>(pos, cur);
278       score<CAPTURES>();
279       ++stage;
280       /* fallthrough */
281
282   case PROBCUT_CAPTURES:
283       while (cur < endMoves)
284       {
285           move = pick_best(cur++, endMoves);
286           if (   move != ttMove
287               && pos.see_ge(move, threshold))
288               return move;
289       }
290       break;
291
292   case QCAPTURES_1_INIT: case QCAPTURES_2_INIT:
293       cur = moves;
294       endMoves = generate<CAPTURES>(pos, cur);
295       score<CAPTURES>();
296       ++stage;
297       /* fallthrough */
298
299   case QCAPTURES_1: case QCAPTURES_2:
300       while (cur < endMoves)
301       {
302           move = pick_best(cur++, endMoves);
303           if (move != ttMove)
304               return move;
305       }
306       if (stage == QCAPTURES_2)
307           break;
308       cur = moves;
309       endMoves = generate<QUIET_CHECKS>(pos, cur);
310       ++stage;
311       /* fallthrough */
312
313   case QCHECKS:
314       while (cur < endMoves)
315       {
316           move = cur++->move;
317           if (move != ttMove)
318               return move;
319       }
320       break;
321
322   case QSEARCH_RECAPTURES:
323       cur = moves;
324       endMoves = generate<CAPTURES>(pos, cur);
325       score<CAPTURES>();
326       ++stage;
327       /* fallthrough */
328
329   case QRECAPTURES:
330       while (cur < endMoves)
331       {
332           move = pick_best(cur++, endMoves);
333           if (to_sq(move) == recaptureSquare)
334               return move;
335       }
336       break;
337
338   default:
339       assert(false);
340   }
341
342   return MOVE_NONE;
343 }