Reintroduce piece/square tables to score non-captures
[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 Marco Costalba
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
21 ////
22 //// Includes
23 ////
24
25 #include <cassert>
26
27 #include "history.h"
28 #include "movegen.h"
29 #include "movepick.h"
30 #include "search.h"
31 #include "value.h"
32
33
34 ////
35 //// Local definitions
36 ////
37
38 namespace {
39
40   /// Variables
41
42   MovePicker::MovegenPhase PhaseTable[32];
43   int MainSearchPhaseIndex;
44   int EvasionsPhaseIndex;
45   int QsearchWithChecksPhaseIndex;
46   int QsearchWithoutChecksPhaseIndex;
47
48 }
49
50
51
52 ////
53 //// Functions
54 ////
55
56
57 /// Constructor for the MovePicker class.  Apart from the position for which
58 /// it is asked to pick legal moves, MovePicker also wants some information
59 /// to help it to return the presumably good moves first, to decide which
60 /// moves to return (in the quiescence search, for instance, we only want to
61 /// search captures, promotions and some checks) and about how important good
62 /// move ordering is at the current node.
63
64 MovePicker::MovePicker(const Position& p, bool pvnode, Move ttm, Move mk,
65                        Move k1, Move k2, Depth d) : pos(p) {
66   pvNode = pvnode;
67   ttMove = ttm;
68   mateKiller = (mk == ttm)? MOVE_NONE : mk;
69   killer1 = k1;
70   killer2 = k2;
71   depth = d;
72   movesPicked = 0;
73   numOfMoves = 0;
74   numOfBadCaptures = 0;
75   dc = p.discovered_check_candidates(p.side_to_move());
76
77   if (p.is_check())
78     phaseIndex = EvasionsPhaseIndex;
79   else if (depth > Depth(0))
80     phaseIndex = MainSearchPhaseIndex;
81   else if (depth == Depth(0))
82     phaseIndex = QsearchWithChecksPhaseIndex;
83   else
84     phaseIndex = QsearchWithoutChecksPhaseIndex;
85
86   pinned = p.pinned_pieces(p.side_to_move());
87
88   finished = false;
89 }
90
91
92 /// MovePicker::get_next_move() is the most important method of the MovePicker
93 /// class.  It returns a new legal move every time it is called, until there
94 /// are no more moves left of the types we are interested in.
95
96 Move MovePicker::get_next_move() {
97
98   Move move;
99
100   while (true)
101   {
102     // If we already have a list of generated moves, pick the best move from
103     // the list, and return it.
104     move = pick_move_from_list();
105     if (move != MOVE_NONE)
106     {
107         assert(move_is_ok(move));
108         return move;
109     }
110
111     // Next phase
112     phaseIndex++;
113     switch (PhaseTable[phaseIndex]) {
114
115     case PH_TT_MOVE:
116         if (ttMove != MOVE_NONE)
117         {
118             assert(move_is_ok(ttMove));
119             if (move_is_legal(pos, ttMove, pinned))
120                 return ttMove;
121         }
122         break;
123
124     case PH_MATE_KILLER:
125         if (mateKiller != MOVE_NONE)
126         {
127             assert(move_is_ok(mateKiller));
128             if (move_is_legal(pos, mateKiller, pinned))
129                 return mateKiller;
130        }
131        break;
132
133     case PH_GOOD_CAPTURES:
134         numOfMoves = generate_captures(pos, moves);
135         score_captures();
136         movesPicked = 0;
137         break;
138
139     case PH_BAD_CAPTURES:
140         badCapturesPicked = 0;
141         break;
142
143     case PH_NONCAPTURES:
144         numOfMoves = generate_noncaptures(pos, moves);
145         score_noncaptures();
146         movesPicked = 0;
147         break;
148
149     case PH_EVASIONS:
150         assert(pos.is_check());
151         numOfMoves = generate_evasions(pos, moves);
152         score_evasions();
153         movesPicked = 0;
154         break;
155
156     case PH_QCAPTURES:
157         numOfMoves = generate_captures(pos, moves);
158         score_qcaptures();
159         movesPicked = 0;
160         break;
161
162     case PH_QCHECKS:
163         numOfMoves = generate_checks(pos, moves, dc);
164         movesPicked = 0;
165         break;
166
167     case PH_STOP:
168         return MOVE_NONE;
169
170     default:
171         assert(false);
172         return MOVE_NONE;
173     }
174   }
175 }
176
177
178 /// A variant of get_next_move() which takes a lock as a parameter, used to
179 /// prevent multiple threads from picking the same move at a split point.
180
181 Move MovePicker::get_next_move(Lock &lock) {
182
183    lock_grab(&lock);
184    if (finished)
185    {
186        lock_release(&lock);
187        return MOVE_NONE;
188    }
189    Move m = get_next_move();
190    if (m == MOVE_NONE)
191        finished = true;
192
193    lock_release(&lock);
194    return m;
195 }
196
197
198 /// MovePicker::score_captures(), MovePicker::score_noncaptures(),
199 /// MovePicker::score_evasions() and MovePicker::score_qcaptures() assign a
200 /// numerical move ordering score to each move in a move list.  The moves
201 /// with highest scores will be picked first by pick_move_from_list().
202
203 void MovePicker::score_captures() {
204   // Winning and equal captures in the main search are ordered by MVV/LVA.
205   // Suprisingly, this appears to perform slightly better than SEE based
206   // move ordering.  The reason is probably that in a position with a winning
207   // capture, capturing a more valuable (but sufficiently defended) piece
208   // first usually doesn't hurt.  The opponent will have to recapture, and
209   // the hanging piece will still be hanging (except in the unusual cases
210   // where it is possible to recapture with the hanging piece).  Exchanging
211   // big pieces before capturing a hanging piece probably helps to reduce
212   // the subtree size.
213   for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
214   {
215       int seeValue = pos.see(moves[i].move);
216       if (seeValue >= 0)
217       {
218           if (move_promotion(moves[i].move))
219               moves[i].score = QueenValueMidgame;
220           else
221               moves[i].score = int(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(moves[i].move)))
222                               -int(pos.type_of_piece_on(move_from(moves[i].move)));
223       } else
224           moves[i].score = seeValue;
225   }
226 }
227
228 void MovePicker::score_noncaptures() {
229   // First score by history, when no history is available then use
230   // piece/square tables values. This seems to be better then a
231   // random choice when we don't have an history for any move.
232   Move m;\r
233   int hs;\r
234 \r
235   for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)\r
236   {\r
237       m = moves[i].move;\r
238 \r
239       if (m == killer1)\r
240           hs = HistoryMax + 2;\r
241       else if (m == killer2)\r
242           hs = HistoryMax + 1;\r
243       else\r
244           hs = H.move_ordering_score(pos.piece_on(move_from(m)), m);\r
245 \r
246       // Ensure moves in history are always sorted as first\r
247       if (hs > 0)\r
248           hs += 1000;\r
249 \r
250       moves[i].score = hs + pos.mg_pst_delta(m);\r
251   }
252 }
253
254 void MovePicker::score_evasions() {
255
256   for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
257   {
258       Move m = moves[i].move;
259       if (m == ttMove)
260           moves[i].score = 2*HistoryMax;
261       else if (!pos.square_is_empty(move_to(m)))
262       {
263           int seeScore = pos.see(m);
264           moves[i].score = (seeScore >= 0)? seeScore + HistoryMax : seeScore;
265       } else
266           moves[i].score = H.move_ordering_score(pos.piece_on(move_from(m)), m);
267   }
268   // FIXME try psqt also here
269 }
270
271 void MovePicker::score_qcaptures() {
272
273   // Use MVV/LVA ordering
274   for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
275   {
276       Move m = moves[i].move;
277       if (move_promotion(m))
278           moves[i].score = QueenValueMidgame;
279       else
280           moves[i].score = int(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)))
281                           -int(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m))) / 64;
282   }
283 }
284
285
286 /// find_best_index() loops across the moves and returns index of
287 /// the highest scored one.
288
289 int MovePicker::find_best_index() {
290
291   int bestScore = -10000000, bestIndex = -1;
292
293   for (int i = movesPicked; i < numOfMoves; i++)
294       if (moves[i].score > bestScore)
295       {
296           bestIndex = i;
297           bestScore = moves[i].score;
298       }
299   return bestIndex;
300 }
301
302
303 /// MovePicker::pick_move_from_list() picks the move with the biggest score
304 /// from a list of generated moves (moves[] or badCaptures[], depending on
305 /// the current move generation phase).  It takes care not to return the
306 /// transposition table move if that has already been serched previously.
307 /// While picking captures in the PH_GOOD_CAPTURES phase (i.e. while picking
308 /// non-losing captures in the main search), it moves all captures with
309 /// negative SEE values to the badCaptures[] array.
310
311 Move MovePicker::pick_move_from_list() {
312
313   int bestIndex;
314   Move move;
315
316   switch (PhaseTable[phaseIndex]) {
317   case PH_GOOD_CAPTURES:
318       assert(!pos.is_check());
319       assert(movesPicked >= 0);
320
321       while (movesPicked < numOfMoves)
322       {
323           int bestScore = -10000000;
324           bestIndex = -1;
325           for (int i = movesPicked; i < numOfMoves; i++)
326           {
327               if (moves[i].score < 0)
328               {
329                   // Losing capture, move it to the badCaptures[] array
330                   assert(numOfBadCaptures < 63);
331                   badCaptures[numOfBadCaptures++] = moves[i];
332                   moves[i--] = moves[--numOfMoves];
333               }
334               else if (moves[i].score > bestScore)
335               {
336                   bestIndex = i;
337                   bestScore = moves[i].score;
338               }
339           }
340           if (bestIndex != -1) // Found a good capture
341           {
342               move = moves[bestIndex].move;
343               moves[bestIndex] = moves[movesPicked++];
344               if (   move != ttMove
345                   && move != mateKiller
346                   && pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
347                   return move;
348           }
349       }
350       break;
351
352   case PH_NONCAPTURES:
353       assert(!pos.is_check());
354       assert(movesPicked >= 0);
355
356       while (movesPicked < numOfMoves)
357       {
358           // If this is a PV node or we have only picked a few moves, scan
359           // the entire move list for the best move.  If many moves have already
360           // been searched and it is not a PV node, we are probably failing low
361           // anyway, so we just pick the first move from the list.
362           bestIndex = (pvNode || movesPicked < 12) ? find_best_index() : movesPicked;
363
364           if (bestIndex != -1)
365           {
366               move = moves[bestIndex].move;
367               moves[bestIndex] = moves[movesPicked++];
368               if (   move != ttMove
369                   && move != mateKiller
370                   && pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
371                   return move;
372           }
373       }
374       break;
375
376   case PH_EVASIONS:
377       assert(pos.is_check());
378       assert(movesPicked >= 0);
379
380       while (movesPicked < numOfMoves)
381       {
382           bestIndex = find_best_index();
383
384           if (bestIndex != -1)
385           {
386               move = moves[bestIndex].move;
387               moves[bestIndex] = moves[movesPicked++];
388               return move;
389           }
390     }
391     break;
392
393   case PH_BAD_CAPTURES:
394       assert(!pos.is_check());
395       assert(badCapturesPicked >= 0);
396       // It's probably a good idea to use SEE move ordering here, instead
397       // of just picking the first move.  FIXME
398       while (badCapturesPicked < numOfBadCaptures)
399       {
400           move = badCaptures[badCapturesPicked++].move;
401           if (   move != ttMove
402               && move != mateKiller
403               && pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
404               return move;
405       }
406       break;
407
408   case PH_QCAPTURES:
409       assert(!pos.is_check());
410       assert(movesPicked >= 0);
411       while (movesPicked < numOfMoves)
412       {
413           bestIndex = (movesPicked < 4 ? find_best_index() : movesPicked);
414
415           if (bestIndex != -1)
416           {
417               move = moves[bestIndex].move;
418               moves[bestIndex] = moves[movesPicked++];
419               // Remember to change the line below if we decide to hash the qsearch!
420               // Maybe also postpone the legality check until after futility pruning?
421               if (/* move != ttMove && */ pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
422                   return move;
423           }
424       }
425       break;
426
427   case PH_QCHECKS:
428       assert(!pos.is_check());
429       assert(movesPicked >= 0);
430       // Perhaps we should do something better than just picking the first
431       // move here?  FIXME
432       while (movesPicked < numOfMoves)
433       {
434           move = moves[movesPicked++].move;
435           // Remember to change the line below if we decide to hash the qsearch!
436           if (/* move != ttMove && */ pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
437               return move;
438       }
439       break;
440
441   default:
442       break;
443   }
444   return MOVE_NONE;
445 }
446
447
448 /// MovePicker::current_move_type() returns the type of the just
449 /// picked next move. It can be used in search to further differentiate
450 /// according to the current move type: capture, non capture, escape, etc.
451 MovePicker::MovegenPhase MovePicker::current_move_type() const {
452
453   return PhaseTable[phaseIndex];
454 }
455
456
457 /// MovePicker::init_phase_table() initializes the PhaseTable[],
458 /// MainSearchPhaseIndex, EvasionPhaseIndex, QsearchWithChecksPhaseIndex
459 /// and QsearchWithoutChecksPhaseIndex variables. It is only called once
460 /// during program startup, and never again while the program is running.
461
462 void MovePicker::init_phase_table() {
463
464   int i = 0;
465
466   // Main search
467   MainSearchPhaseIndex = i - 1;
468   PhaseTable[i++] = PH_TT_MOVE;
469   PhaseTable[i++] = PH_MATE_KILLER;
470   PhaseTable[i++] = PH_GOOD_CAPTURES;
471   // PH_KILLER_1 and PH_KILLER_2 are not yet used.
472   // PhaseTable[i++] = PH_KILLER_1;
473   // PhaseTable[i++] = PH_KILLER_2;
474   PhaseTable[i++] = PH_NONCAPTURES;
475   PhaseTable[i++] = PH_BAD_CAPTURES;
476   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
477
478   // Check evasions
479   EvasionsPhaseIndex = i - 1;
480   PhaseTable[i++] = PH_EVASIONS;
481   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
482
483   // Quiescence search with checks
484   QsearchWithChecksPhaseIndex = i - 1;
485   PhaseTable[i++] = PH_QCAPTURES;
486   PhaseTable[i++] = PH_QCHECKS;
487   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
488
489   // Quiescence search without checks
490   QsearchWithoutChecksPhaseIndex = i - 1;
491   PhaseTable[i++] = PH_QCAPTURES;
492   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
493 }