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 QsearchNoCapturesPhaseIndex;
  49   int QsearchWithoutChecksPhaseIndex;
  50   int NoMovesPhaseIndex;
  51
  52 }
  53
  54
  55
  56 ////
  57 //// Functions
  58 ////
  59
  60
  61 /// Constructor for the MovePicker class.  Apart from the position for which
  62 /// it is asked to pick legal moves, MovePicker also wants some information
  63 /// to help it to return the presumably good moves first, to decide which
  64 /// moves to return (in the quiescence search, for instance, we only want to
  65 /// search captures, promotions and some checks) and about how important good
  66 /// move ordering is at the current node.
  67
  68 MovePicker::MovePicker(const Position& p, bool pv, Move ttm,
  69                        const SearchStack& ss, Depth d, EvalInfo* ei) : pos(p) {
  70   pvNode = pv;
  71   ttMove = ttm;
  72   mateKiller = (ss.mateKiller == ttm)? MOVE_NONE : ss.mateKiller;
  73   killer1 = ss.killers[0];
  74   killer2 = ss.killers[1];
  75   depth = d;
  76   movesPicked = 0;
  77   numOfMoves = 0;
  78   numOfBadCaptures = 0;
  79
  80   // With EvalInfo we are able to know how many captures are possible before
  81   // generating them. So avoid generating in case we know are zero.
  82   Color us = pos.side_to_move();
  83   Color them = opposite_color(us);
  84   bool noCaptures =    ei
  85                    && (ei->attackedBy[us][0] & pos.pieces_of_color(them)) == 0
  86                    && !ei->mi->specialized_eval_exists()
  87                    && (pos.ep_square() == SQ_NONE)
  88                    && !pos.has_pawn_on_7th(us);
  89
  90   if (p.is_check())
  91       phaseIndex = EvasionsPhaseIndex;
  92   else if (depth > Depth(0))
  93       phaseIndex = MainSearchPhaseIndex;
  94   else if (depth == Depth(0))
  95       phaseIndex = (noCaptures ? QsearchNoCapturesPhaseIndex : QsearchWithChecksPhaseIndex);
  96   else
  97       phaseIndex = (noCaptures ? NoMovesPhaseIndex : QsearchWithoutChecksPhaseIndex);
  98
  99   finished = false;
 100 }
 101
 102
 103 /// MovePicker::get_next_move() is the most important method of the MovePicker
 104 /// class.  It returns a new legal move every time it is called, until there
 105 /// are no more moves left of the types we are interested in.
 106
 107 Move MovePicker::get_next_move() {
 108
 109   Move move;
 110
 111   while (true)
 112   {
 113     // If we already have a list of generated moves, pick the best move from
 114     // the list, and return it.
 115     move = pick_move_from_list();
 116     if (move != MOVE_NONE)
 117     {
 118         assert(move_is_ok(move));
 119         return move;
 120     }
 121
 122     // Next phase
 123     phaseIndex++;
 124     switch (PhaseTable[phaseIndex]) {
 125
 126     case PH_TT_MOVE:
 127         if (ttMove != MOVE_NONE)
 128         {
 129             assert(move_is_ok(ttMove));
 130             if (move_is_legal(pos, ttMove))
 131                 return ttMove;
 132         }
 133         break;
 134
 135     case PH_MATE_KILLER:
 136         if (mateKiller != MOVE_NONE)
 137         {
 138             assert(move_is_ok(mateKiller));
 139             if (move_is_legal(pos, mateKiller))
 140                 return mateKiller;
 141        }
 142        break;
 143
 144     case PH_GOOD_CAPTURES:
 145         numOfMoves = generate_captures(pos, moves);
 146         score_captures();
 147         movesPicked = 0;
 148         break;
 149
 150     case PH_BAD_CAPTURES:
 151         movesPicked = 0;
 152         break;
 153
 154     case PH_NONCAPTURES:
 155         numOfMoves = generate_noncaptures(pos, moves);
 156         score_noncaptures();
 157         movesPicked = 0;
 158         break;
 159
 160     case PH_EVASIONS:
 161         assert(pos.is_check());
 162         numOfMoves = generate_evasions(pos, moves);
 163         score_evasions();
 164         movesPicked = 0;
 165         break;
 166
 167     case PH_QCAPTURES:
 168         numOfMoves = generate_captures(pos, moves);
 169         score_qcaptures();
 170         movesPicked = 0;
 171         break;
 172
 173     case PH_QCHECKS:
 174         numOfMoves = generate_checks(pos, moves);
 175         movesPicked = 0;
 176         break;
 177
 178     case PH_STOP:
 179         return MOVE_NONE;
 180
 181     default:
 182         assert(false);
 183         return MOVE_NONE;
 184     }
 185   }
 186 }
 187
 188
 189 /// A variant of get_next_move() which takes a lock as a parameter, used to
 190 /// prevent multiple threads from picking the same move at a split point.
 191
 192 Move MovePicker::get_next_move(Lock &lock) {
 193
 194    lock_grab(&lock);
 195    if (finished)
 196    {
 197        lock_release(&lock);
 198        return MOVE_NONE;
 199    }
 200    Move m = get_next_move();
 201    if (m == MOVE_NONE)
 202        finished = true;
 203
 204    lock_release(&lock);
 205    return m;
 206 }
 207
 208
 209 /// MovePicker::score_captures(), MovePicker::score_noncaptures(),
 210 /// MovePicker::score_evasions() and MovePicker::score_qcaptures() assign a
 211 /// numerical move ordering score to each move in a move list.  The moves
 212 /// with highest scores will be picked first by pick_move_from_list().
 213
 214 void MovePicker::score_captures() {
 215   // Winning and equal captures in the main search are ordered by MVV/LVA.
 216   // Suprisingly, this appears to perform slightly better than SEE based
 217   // move ordering.  The reason is probably that in a position with a winning
 218   // capture, capturing a more valuable (but sufficiently defended) piece
 219   // first usually doesn't hurt.  The opponent will have to recapture, and
 220   // the hanging piece will still be hanging (except in the unusual cases
 221   // where it is possible to recapture with the hanging piece). Exchanging
 222   // big pieces before capturing a hanging piece probably helps to reduce
 223   // the subtree size.
 224   // While scoring captures it moves all captures with negative SEE values
 225   // to the badCaptures[] array.
 226   Move m;
 227   int seeValue;
 228
 229   for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
 230   {
 231       m = moves[i].move;
 232       seeValue = pos.see(m);
 233       if (seeValue >= 0)
 234       {
 235           if (move_promotion(m))
 236               moves[i].score = QueenValueMidgame;
 237           else
 238               moves[i].score = int(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)))
 239                               -int(pos.type_of_piece_on(move_from(m)));
 240       }
 241       else
 242       {
 243           // Losing capture, move it to the badCaptures[] array
 244           assert(numOfBadCaptures < 63);
 245           moves[i].score = seeValue;
 246           badCaptures[numOfBadCaptures++] = moves[i];
 247           moves[i--] = moves[--numOfMoves];
 248       }
 249   }
 250 }
 251
 252 void MovePicker::score_noncaptures() {
 253   // First score by history, when no history is available then use
 254   // piece/square tables values. This seems to be better then a
 255   // random choice when we don't have an history for any move.
 256   Move m;
 257   int hs;
 258
 259   for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
 260   {
 261       m = moves[i].move;
 262
 263       if (m == killer1)
 264           hs = HistoryMax + 2;
 265       else if (m == killer2)
 266           hs = HistoryMax + 1;
 267       else
 268           hs = H.move_ordering_score(pos.piece_on(move_from(m)), m);
 269
 270       // Ensure history is always preferred to pst
 271       if (hs > 0)
 272           hs += 1000;
 273
 274       // pst based scoring
 275       moves[i].score = hs + pos.mg_pst_delta(m);
 276   }
 277 }
 278
 279 void MovePicker::score_evasions() {
 280
 281   for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
 282   {
 283       Move m = moves[i].move;
 284       if (m == ttMove)
 285           moves[i].score = 2*HistoryMax;
 286       else if (!pos.square_is_empty(move_to(m)))
 287       {
 288           int seeScore = pos.see(m);
 289           moves[i].score = (seeScore >= 0)? seeScore + HistoryMax : seeScore;
 290       } else
 291           moves[i].score = H.move_ordering_score(pos.piece_on(move_from(m)), m);
 292   }
 293 }
 294
 295 void MovePicker::score_qcaptures() {
 296
 297   // Use MVV/LVA ordering
 298   for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
 299   {
 300       Move m = moves[i].move;
 301       if (move_promotion(m))
 302           moves[i].score = QueenValueMidgame;
 303       else
 304           moves[i].score = int(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)))
 305                           -int(pos.type_of_piece_on(move_from(m)));
 306   }
 307 }
 308
 309
 310 /// find_best_index() loops across the moves and returns index of
 311 /// the highest scored one. There is also a second version that
 312 /// lowers the priority of moves that attack the same square,
 313 /// so that if the best move that attack a square fails the next
 314 /// move picked attacks a different square if any, not the same one.
 315
 316 int MovePicker::find_best_index() {
 317
 318   assert(movesPicked < numOfMoves);
 319
 320   int bestIndex = movesPicked, bestScore = moves[movesPicked].score;
 321
 322   for (int i = movesPicked + 1; i < numOfMoves; i++)
 323       if (moves[i].score > bestScore)
 324       {
 325           bestIndex = i;
 326           bestScore = moves[i].score;
 327       }
 328   return bestIndex;
 329 }
 330
 331 int MovePicker::find_best_index(Bitboard* squares, int values[]) {
 332
 333   assert(movesPicked < numOfMoves);
 334
 335   int hs;
 336   Move m;
 337   Square to;
 338   int bestScore = -10000000, bestIndex = -1;
 339
 340   for (int i = movesPicked; i < numOfMoves; i++)
 341   {
 342       m = moves[i].move;
 343       to = move_to(m);
 344
 345       if (!bit_is_set(*squares, to))
 346       {
 347           // Init at first use
 348           set_bit(squares, to);
 349           values[to] = 0;
 350       }
 351
 352       hs = moves[i].score - values[to];
 353       if (hs > bestScore)
 354       {
 355           bestIndex = i;
 356           bestScore = hs;
 357       }
 358   }
 359
 360   if (bestIndex != -1)
 361   {
 362       // Raise value of the picked square, so next attack
 363       // to the same square will get low priority.
 364       to = move_to(moves[bestIndex].move);
 365       values[to] += 0xB00;
 366   }
 367   return bestIndex;
 368 }
 369
 370
 371 /// MovePicker::pick_move_from_list() picks the move with the biggest score
 372 /// from a list of generated moves (moves[] or badCaptures[], depending on
 373 /// the current move generation phase).  It takes care not to return the
 374 /// transposition table move if that has already been serched previously.
 375
 376 Move MovePicker::pick_move_from_list() {
 377
 378   int bestIndex;
 379   Move move;
 380
 381   switch (PhaseTable[phaseIndex]) {
 382
 383   case PH_GOOD_CAPTURES:
 384       assert(!pos.is_check());
 385       assert(movesPicked >= 0);
 386
 387       while (movesPicked < numOfMoves)
 388       {
 389           bestIndex = find_best_index();
 390           move = moves[bestIndex].move;
 391           moves[bestIndex] = moves[movesPicked++];
 392           if (   move != ttMove
 393               && move != mateKiller
 394               && pos.pl_move_is_legal(move))
 395               return move;
 396       }
 397       break;
 398
 399   case PH_NONCAPTURES:
 400       assert(!pos.is_check());
 401       assert(movesPicked >= 0);
 402
 403       while (movesPicked < numOfMoves)
 404       {
 405           // If this is a PV node or we have only picked a few moves, scan
 406           // the entire move list for the best move.  If many moves have already
 407           // been searched and it is not a PV node, we are probably failing low
 408           // anyway, so we just pick the first move from the list.
 409           bestIndex = (pvNode || movesPicked < 12) ? find_best_index() : movesPicked;
 410           move = moves[bestIndex].move;
 411           moves[bestIndex] = moves[movesPicked++];
 412           if (   move != ttMove
 413               && move != mateKiller
 414               && pos.pl_move_is_legal(move))
 415               return move;
 416       }
 417       break;
 418
 419   case PH_EVASIONS:
 420       assert(pos.is_check());
 421       assert(movesPicked >= 0);
 422
 423       while (movesPicked < numOfMoves)
 424       {
 425           bestIndex = find_best_index();
 426           move = moves[bestIndex].move;
 427           moves[bestIndex] = moves[movesPicked++];
 428           return move;
 429     }
 430     break;
 431
 432   case PH_BAD_CAPTURES:
 433       assert(!pos.is_check());
 434       assert(movesPicked >= 0);
 435       // It's probably a good idea to use SEE move ordering here, instead
 436       // of just picking the first move.  FIXME
 437       while (movesPicked < numOfBadCaptures)
 438       {
 439           move = badCaptures[movesPicked++].move;
 440           if (   move != ttMove
 441               && move != mateKiller
 442               && pos.pl_move_is_legal(move))
 443               return move;
 444       }
 445       break;
 446
 447   case PH_QCAPTURES:
 448       assert(!pos.is_check());
 449       assert(movesPicked >= 0);
 450       while (movesPicked < numOfMoves)
 451       {
 452           bestIndex = (movesPicked < 4 ? find_best_index() : movesPicked);
 453           move = moves[bestIndex].move;
 454           moves[bestIndex] = moves[movesPicked++];
 455           // Remember to change the line below if we decide to hash the qsearch!
 456           // Maybe also postpone the legality check until after futility pruning?
 457           if (/* move != ttMove && */ pos.pl_move_is_legal(move))
 458               return move;
 459       }
 460       break;
 461
 462   case PH_QCHECKS:
 463       assert(!pos.is_check());
 464       assert(movesPicked >= 0);
 465       // Perhaps we should do something better than just picking the first
 466       // move here?  FIXME
 467       while (movesPicked < numOfMoves)
 468       {
 469           move = moves[movesPicked++].move;
 470           // Remember to change the line below if we decide to hash the qsearch!
 471           if (/* move != ttMove && */ pos.pl_move_is_legal(move))
 472               return move;
 473       }
 474       break;
 475
 476   default:
 477       break;
 478   }
 479   return MOVE_NONE;
 480 }
 481
 482
 483 /// MovePicker::current_move_type() returns the type of the just
 484 /// picked next move. It can be used in search to further differentiate
 485 /// according to the current move type: capture, non capture, escape, etc.
 486 MovePicker::MovegenPhase MovePicker::current_move_type() const {
 487
 488   return PhaseTable[phaseIndex];
 489 }
 490
 491
 492 /// MovePicker::init_phase_table() initializes the PhaseTable[],
 493 /// MainSearchPhaseIndex, EvasionPhaseIndex, QsearchWithChecksPhaseIndex
 494 /// QsearchNoCapturesPhaseIndex, QsearchWithoutChecksPhaseIndex and
 495 /// NoMovesPhaseIndex variables. It is only called once during program
 496 /// startup, and never again while the program is running.
 497
 498 void MovePicker::init_phase_table() {
 499
 500   int i = 0;
 501
 502   // Main search
 503   MainSearchPhaseIndex = i - 1;
 504   PhaseTable[i++] = PH_TT_MOVE;
 505   PhaseTable[i++] = PH_MATE_KILLER;
 506   PhaseTable[i++] = PH_GOOD_CAPTURES;
 507   // PH_KILLER_1 and PH_KILLER_2 are not yet used.
 508   // PhaseTable[i++] = PH_KILLER_1;
 509   // PhaseTable[i++] = PH_KILLER_2;
 510   PhaseTable[i++] = PH_NONCAPTURES;
 511   PhaseTable[i++] = PH_BAD_CAPTURES;
 512   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
 513
 514   // Check evasions
 515   EvasionsPhaseIndex = i - 1;
 516   PhaseTable[i++] = PH_EVASIONS;
 517   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
 518
 519   // Quiescence search with checks
 520   QsearchWithChecksPhaseIndex = i - 1;
 521   PhaseTable[i++] = PH_QCAPTURES;
 522   PhaseTable[i++] = PH_QCHECKS;
 523   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
 524
 525   // Quiescence search with checks only and no captures
 526   QsearchNoCapturesPhaseIndex = i - 1;
 527   PhaseTable[i++] = PH_QCHECKS;
 528   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
 529
 530   // Quiescence search without checks
 531   QsearchWithoutChecksPhaseIndex = i - 1;
 532   PhaseTable[i++] = PH_QCAPTURES;
 533   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
 534
 535   // Do not generate any move
 536   NoMovesPhaseIndex = i - 1;
 537   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
 538 }