git.sesse.net Git - stockfish/blob - 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
  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
  22 ////
  23 //// Includes
  24 ////
  25
  26 #include <cassert>
  27
  28 #include "history.h"
  29 #include "evaluate.h"
  30 #include "movegen.h"
  31 #include "movepick.h"
  32 #include "search.h"
  33 #include "value.h"
  34
  35
  36 ////
  37 //// Local definitions
  38 ////
  39
  40 namespace {
  41
  42   /// Variables
  43
  44   MovePicker::MovegenPhase PhaseTable[32];
  45   int MainSearchPhaseIndex;
  46   int EvasionsPhaseIndex;
  47   int QsearchWithChecksPhaseIndex;
  48   int QsearchWithoutChecksPhaseIndex;
  49
  50 }
  51
  52
  53
  54 ////
  55 //// Functions
  56 ////
  57
  58
  59 /// Constructor for the MovePicker class.  Apart from the position for which
  60 /// it is asked to pick legal moves, MovePicker also wants some information
  61 /// to help it to return the presumably good moves first, to decide which
  62 /// moves to return (in the quiescence search, for instance, we only want to
  63 /// search captures, promotions and some checks) and about how important good
  64 /// move ordering is at the current node.
  65
  66 MovePicker::MovePicker(const Position& p, bool pv, Move ttm,
  67                        const SearchStack& ss, Depth d) : pos(p) {
  68   pvNode = pv;
  69   ttMove = ttm;
  70   mateKiller = (ss.mateKiller == ttm)? MOVE_NONE : ss.mateKiller;
  71   killer1 = ss.killers[0];
  72   killer2 = ss.killers[1];
  73   depth = d;
  74   movesPicked = 0;
  75   numOfMoves = 0;
  76   numOfBadCaptures = 0;
  77
  78   if (p.is_check())
  79       phaseIndex = EvasionsPhaseIndex;
  80   else if (depth > Depth(0))
  81       phaseIndex = MainSearchPhaseIndex;
  82   else if (depth == Depth(0))
  83       phaseIndex = QsearchWithChecksPhaseIndex;
  84   else
  85       phaseIndex = QsearchWithoutChecksPhaseIndex;
  86
  87   Color us = pos.side_to_move();
  88
  89   dc = p.discovered_check_candidates(us);
  90   pinned = p.pinned_pieces(us);
  91
  92   finished = false;
  93 }
  94
  95
  96 /// MovePicker::get_next_move() is the most important method of the MovePicker
  97 /// class.  It returns a new legal move every time it is called, until there
  98 /// are no more moves left of the types we are interested in.
  99
 100 Move MovePicker::get_next_move() {
 101
 102   Move move;
 103
 104   while (true)
 105   {
 106     // If we already have a list of generated moves, pick the best move from
 107     // the list, and return it.
 108     move = pick_move_from_list();
 109     if (move != MOVE_NONE)
 110     {
 111         assert(move_is_ok(move));
 112         return move;
 113     }
 114
 115     // Next phase
 116     phaseIndex++;
 117     switch (PhaseTable[phaseIndex]) {
 118
 119     case PH_TT_MOVE:
 120         if (ttMove != MOVE_NONE)
 121         {
 122             assert(move_is_ok(ttMove));
 123             if (move_is_legal(pos, ttMove, pinned))
 124                 return ttMove;
 125         }
 126         break;
 127
 128     case PH_MATE_KILLER:
 129         if (mateKiller != MOVE_NONE)
 130         {
 131             assert(move_is_ok(mateKiller));
 132             if (move_is_legal(pos, mateKiller, pinned))
 133                 return mateKiller;
 134         }
 135         break;
 136
 137     case PH_GOOD_CAPTURES:
 138         numOfMoves = generate_captures(pos, moves);
 139         score_captures();
 140         movesPicked = 0;
 141         break;
 142
 143     case PH_BAD_CAPTURES:
 144         movesPicked = 0;
 145         break;
 146
 147     case PH_NONCAPTURES:
 148         numOfMoves = generate_noncaptures(pos, moves);
 149         score_noncaptures();
 150         movesPicked = 0;
 151         break;
 152
 153     case PH_EVASIONS:
 154         assert(pos.is_check());
 155         numOfMoves = generate_evasions(pos, moves, pinned);
 156         score_evasions();
 157         movesPicked = 0;
 158         break;
 159
 160     case PH_QCAPTURES:
 161         numOfMoves = generate_captures(pos, moves);
 162         score_qcaptures();
 163         movesPicked = 0;
 164         break;
 165
 166     case PH_QCHECKS:
 167         numOfMoves = generate_checks(pos, moves, dc);
 168         movesPicked = 0;
 169         break;
 170
 171     case PH_STOP:
 172         return MOVE_NONE;
 173
 174     default:
 175         assert(false);
 176         return MOVE_NONE;
 177     }
 178   }
 179 }
 180
 181
 182 /// A variant of get_next_move() which takes a lock as a parameter, used to
 183 /// prevent multiple threads from picking the same move at a split point.
 184
 185 Move MovePicker::get_next_move(Lock &lock) {
 186
 187    lock_grab(&lock);
 188    if (finished)
 189    {
 190        lock_release(&lock);
 191        return MOVE_NONE;
 192    }
 193    Move m = get_next_move();
 194    if (m == MOVE_NONE)
 195        finished = true;
 196
 197    lock_release(&lock);
 198    return m;
 199 }
 200
 201
 202 /// MovePicker::score_captures(), MovePicker::score_noncaptures(),
 203 /// MovePicker::score_evasions() and MovePicker::score_qcaptures() assign a
 204 /// numerical move ordering score to each move in a move list.  The moves
 205 /// with highest scores will be picked first by pick_move_from_list().
 206
 207 void MovePicker::score_captures() {
 208   // Winning and equal captures in the main search are ordered by MVV/LVA.
 209   // Suprisingly, this appears to perform slightly better than SEE based
 210   // move ordering.  The reason is probably that in a position with a winning
 211   // capture, capturing a more valuable (but sufficiently defended) piece
 212   // first usually doesn't hurt.  The opponent will have to recapture, and
 213   // the hanging piece will still be hanging (except in the unusual cases
 214   // where it is possible to recapture with the hanging piece). Exchanging
 215   // big pieces before capturing a hanging piece probably helps to reduce
 216   // the subtree size.
 217   // While scoring captures it moves all captures with negative SEE values
 218   // to the badCaptures[] array.
 219   Move m;
 220   int seeValue;
 221
 222   for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
 223   {
 224       m = moves[i].move;
 225       seeValue = pos.see(m);
 226       if (seeValue >= 0)
 227       {
 228           if (move_promotion(m))
 229               moves[i].score = QueenValueMidgame;
 230           else
 231               moves[i].score = int(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)))
 232                               -int(pos.type_of_piece_on(move_from(m)));
 233       }
 234       else
 235       {
 236           // Losing capture, move it to the badCaptures[] array
 237           assert(numOfBadCaptures < 63);
 238           moves[i].score = seeValue;
 239           badCaptures[numOfBadCaptures++] = moves[i];
 240           moves[i--] = moves[--numOfMoves];
 241       }
 242   }
 243 }
 244
 245 void MovePicker::score_noncaptures() {
 246   // First score by history, when no history is available then use
 247   // piece/square tables values. This seems to be better then a
 248   // random choice when we don't have an history for any move.
 249   Move m;
 250   int hs;
 251
 252   for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
 253   {
 254       m = moves[i].move;
 255
 256       if (m == killer1)
 257           hs = HistoryMax + 2;
 258       else if (m == killer2)
 259           hs = HistoryMax + 1;
 260       else
 261           hs = H.move_ordering_score(pos.piece_on(move_from(m)), m);
 262
 263       // Ensure history is always preferred to pst
 264       if (hs > 0)
 265           hs += 1000;
 266
 267       // pst based scoring
 268       moves[i].score = hs + pos.mg_pst_delta(m);
 269   }
 270 }
 271
 272 void MovePicker::score_evasions() {
 273
 274   for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
 275   {
 276       Move m = moves[i].move;
 277       if (m == ttMove)
 278           moves[i].score = 2*HistoryMax;
 279       else if (!pos.square_is_empty(move_to(m)))
 280       {
 281           int seeScore = pos.see(m);
 282           moves[i].score = (seeScore >= 0)? seeScore + HistoryMax : seeScore;
 283       } else
 284           moves[i].score = H.move_ordering_score(pos.piece_on(move_from(m)), m);
 285   }
 286 }
 287
 288 void MovePicker::score_qcaptures() {
 289
 290   // Use MVV/LVA ordering
 291   for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
 292   {
 293       Move m = moves[i].move;
 294       if (move_promotion(m))
 295           moves[i].score = QueenValueMidgame;
 296       else
 297           moves[i].score = int(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)))
 298                           -int(pos.type_of_piece_on(move_from(m)));
 299   }
 300 }
 301
 302
 303 /// find_best_index() loops across the moves and returns index of
 304 /// the highest scored one. There is also a second version that
 305 /// lowers the priority of moves that attack the same square,
 306 /// so that if the best move that attack a square fails the next
 307 /// move picked attacks a different square if any, not the same one.
 308
 309 int MovePicker::find_best_index() {
 310
 311   assert(movesPicked < numOfMoves);
 312
 313   int bestIndex = movesPicked, bestScore = moves[movesPicked].score;
 314
 315   for (int i = movesPicked + 1; i < numOfMoves; i++)
 316       if (moves[i].score > bestScore)
 317       {
 318           bestIndex = i;
 319           bestScore = moves[i].score;
 320       }
 321   return bestIndex;
 322 }
 323
 324 int MovePicker::find_best_index(Bitboard* squares, int values[]) {
 325
 326   assert(movesPicked < numOfMoves);
 327
 328   int hs;
 329   Move m;
 330   Square to;
 331   int bestScore = -10000000, bestIndex = -1;
 332
 333   for (int i = movesPicked; i < numOfMoves; i++)
 334   {
 335       m = moves[i].move;
 336       to = move_to(m);
 337
 338       if (!bit_is_set(*squares, to))
 339       {
 340           // Init at first use
 341           set_bit(squares, to);
 342           values[to] = 0;
 343       }
 344
 345       hs = moves[i].score - values[to];
 346       if (hs > bestScore)
 347       {
 348           bestIndex = i;
 349           bestScore = hs;
 350       }
 351   }
 352
 353   if (bestIndex != -1)
 354   {
 355       // Raise value of the picked square, so next attack
 356       // to the same square will get low priority.
 357       to = move_to(moves[bestIndex].move);
 358       values[to] += 0xB00;
 359   }
 360   return bestIndex;
 361 }
 362
 363
 364 /// MovePicker::pick_move_from_list() picks the move with the biggest score
 365 /// from a list of generated moves (moves[] or badCaptures[], depending on
 366 /// the current move generation phase).  It takes care not to return the
 367 /// transposition table move if that has already been serched previously.
 368
 369 Move MovePicker::pick_move_from_list() {
 370
 371   int bestIndex;
 372   Move move;
 373
 374   switch (PhaseTable[phaseIndex]) {
 375
 376   case PH_GOOD_CAPTURES:
 377       assert(!pos.is_check());
 378       assert(movesPicked >= 0);
 379
 380       while (movesPicked < numOfMoves)
 381       {
 382           bestIndex = find_best_index();
 383           move = moves[bestIndex].move;
 384           moves[bestIndex] = moves[movesPicked++];
 385           if (   move != ttMove
 386               && move != mateKiller
 387               && pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
 388               return move;
 389       }
 390       break;
 391
 392   case PH_NONCAPTURES:
 393       assert(!pos.is_check());
 394       assert(movesPicked >= 0);
 395
 396       while (movesPicked < numOfMoves)
 397       {
 398           // If this is a PV node or we have only picked a few moves, scan
 399           // the entire move list for the best move.  If many moves have already
 400           // been searched and it is not a PV node, we are probably failing low
 401           // anyway, so we just pick the first move from the list.
 402           bestIndex = (pvNode || movesPicked < 12) ? find_best_index() : movesPicked;
 403           move = moves[bestIndex].move;
 404           moves[bestIndex] = moves[movesPicked++];
 405           if (   move != ttMove
 406               && move != mateKiller
 407               && pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
 408               return move;
 409       }
 410       break;
 411
 412   case PH_EVASIONS:
 413       assert(pos.is_check());
 414       assert(movesPicked >= 0);
 415
 416       while (movesPicked < numOfMoves)
 417       {
 418           bestIndex = find_best_index();
 419           move = moves[bestIndex].move;
 420           moves[bestIndex] = moves[movesPicked++];
 421           return move;
 422     }
 423     break;
 424
 425   case PH_BAD_CAPTURES:
 426       assert(!pos.is_check());
 427       assert(movesPicked >= 0);
 428       // It's probably a good idea to use SEE move ordering here, instead
 429       // of just picking the first move.  FIXME
 430       while (movesPicked < numOfBadCaptures)
 431       {
 432           move = badCaptures[movesPicked++].move;
 433           if (   move != ttMove
 434               && move != mateKiller
 435               && pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
 436               return move;
 437       }
 438       break;
 439
 440   case PH_QCAPTURES:
 441       assert(!pos.is_check());
 442       assert(movesPicked >= 0);
 443       while (movesPicked < numOfMoves)
 444       {
 445           bestIndex = (movesPicked < 4 ? find_best_index() : movesPicked);
 446           move = moves[bestIndex].move;
 447           moves[bestIndex] = moves[movesPicked++];
 448           // Remember to change the line below if we decide to hash the qsearch!
 449           // Maybe also postpone the legality check until after futility pruning?
 450           if (/* move != ttMove && */ pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
 451               return move;
 452       }
 453       break;
 454
 455   case PH_QCHECKS:
 456       assert(!pos.is_check());
 457       assert(movesPicked >= 0);
 458       // Perhaps we should do something better than just picking the first
 459       // move here?  FIXME
 460       while (movesPicked < numOfMoves)
 461       {
 462           move = moves[movesPicked++].move;
 463           // Remember to change the line below if we decide to hash the qsearch!
 464           if (/* move != ttMove && */ pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
 465               return move;
 466       }
 467       break;
 468
 469   default:
 470       break;
 471   }
 472   return MOVE_NONE;
 473 }
 474
 475
 476 /// MovePicker::current_move_type() returns the type of the just
 477 /// picked next move. It can be used in search to further differentiate
 478 /// according to the current move type: capture, non capture, escape, etc.
 479 MovePicker::MovegenPhase MovePicker::current_move_type() const {
 480
 481   return PhaseTable[phaseIndex];
 482 }
 483
 484
 485 /// MovePicker::init_phase_table() initializes the PhaseTable[],
 486 /// MainSearchPhaseIndex, EvasionPhaseIndex, QsearchWithChecksPhaseIndex
 487 /// QsearchNoCapturesPhaseIndex, QsearchWithoutChecksPhaseIndex and
 488 /// NoMovesPhaseIndex variables. It is only called once during program
 489 /// startup, and never again while the program is running.
 490
 491 void MovePicker::init_phase_table() {
 492
 493   int i = 0;
 494
 495   // Main search
 496   MainSearchPhaseIndex = i - 1;
 497   PhaseTable[i++] = PH_TT_MOVE;
 498   PhaseTable[i++] = PH_MATE_KILLER;
 499   PhaseTable[i++] = PH_GOOD_CAPTURES;
 500   // PH_KILLER_1 and PH_KILLER_2 are not yet used.
 501   // PhaseTable[i++] = PH_KILLER_1;
 502   // PhaseTable[i++] = PH_KILLER_2;
 503   PhaseTable[i++] = PH_NONCAPTURES;
 504   PhaseTable[i++] = PH_BAD_CAPTURES;
 505   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
 506
 507   // Check evasions
 508   EvasionsPhaseIndex = i - 1;
 509   PhaseTable[i++] = PH_EVASIONS;
 510   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
 511
 512   // Quiescence search with checks
 513   QsearchWithChecksPhaseIndex = i - 1;
 514   PhaseTable[i++] = PH_QCAPTURES;
 515   PhaseTable[i++] = PH_QCHECKS;
 516   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
 517
 518   // Quiescence search without checks
 519   QsearchWithoutChecksPhaseIndex = i - 1;
 520   PhaseTable[i++] = PH_QCAPTURES;
 521   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
 522
 523 }