9656e5e64ddfd912aa694fcffef4c4edc271916e
[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
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 #include <cassert>
22
23 #include "movepick.h"
24 #include "thread.h"
25
26 namespace {
27
28   enum Stages {
29     MAIN_SEARCH, CAPTURES_S1, KILLERS_S1, QUIETS_1_S1, QUIETS_2_S1, BAD_CAPTURES_S1,
30     EVASION,     EVASIONS_S2,
31     QSEARCH_0,   CAPTURES_S3, QUIET_CHECKS_S3,
32     QSEARCH_1,   CAPTURES_S4,
33     PROBCUT,     CAPTURES_S5,
34     RECAPTURE,   CAPTURES_S6,
35     STOP
36   };
37
38   // Our insertion sort, which is guaranteed to be stable, as it should be
39   void insertion_sort(ExtMove* begin, ExtMove* end)
40   {
41     ExtMove tmp, *p, *q;
42
43     for (p = begin + 1; p < end; ++p)
44     {
45         tmp = *p;
46         for (q = p; q != begin && *(q-1) < tmp; --q)
47             *q = *(q-1);
48         *q = tmp;
49     }
50   }
51
52   // pick_best() finds the best move in the range (begin, end) and moves it to
53   // the front. It's faster than sorting all the moves in advance when there
54   // are few moves e.g. the possible captures.
55   Move pick_best(ExtMove* begin, ExtMove* end)
56   {
57       std::swap(*begin, *std::max_element(begin, end));
58       return *begin;
59   }
60
61 } // namespace
62
63
64 /// Constructors of the MovePicker class. As arguments we pass information
65 /// to help it to return the (presumably) good moves first, to decide which
66 /// moves to return (in the quiescence search, for instance, we only want to
67 /// search captures, promotions and some checks) and how important good move
68 /// ordering is at the current node.
69
70 MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Depth d, const HistoryStats& h, const CounterMovesHistoryStats& cmh,
71                        Move cm, Search::Stack* s) : pos(p), history(h), counterMovesHistory(cmh), depth(d) {
72
73   assert(d > DEPTH_ZERO);
74
75   endBadCaptures = moves + MAX_MOVES - 1;
76   countermove = cm;
77   ss = s;
78
79   if (pos.checkers())
80       stage = EVASION;
81
82   else
83       stage = MAIN_SEARCH;
84
85   ttMove = (ttm && pos.pseudo_legal(ttm) ? ttm : MOVE_NONE);
86   endMoves += (ttMove != MOVE_NONE);
87 }
88
89 MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Depth d, const HistoryStats& h, const CounterMovesHistoryStats& cmh,
90                        Square s) : pos(p), history(h), counterMovesHistory(cmh) {
91
92   assert(d <= DEPTH_ZERO);
93
94   if (pos.checkers())
95       stage = EVASION;
96
97   else if (d > DEPTH_QS_NO_CHECKS)
98       stage = QSEARCH_0;
99
100   else if (d > DEPTH_QS_RECAPTURES)
101       stage = QSEARCH_1;
102
103   else
104   {
105       stage = RECAPTURE;
106       recaptureSquare = s;
107       ttm = MOVE_NONE;
108   }
109
110   ttMove = (ttm && pos.pseudo_legal(ttm) ? ttm : MOVE_NONE);
111   endMoves += (ttMove != MOVE_NONE);
112 }
113
114 MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, const HistoryStats& h, const CounterMovesHistoryStats& cmh, PieceType pt)
115                        : pos(p), history(h), counterMovesHistory(cmh) {
116
117   assert(!pos.checkers());
118
119   stage = PROBCUT;
120
121   // In ProbCut we generate only captures that are better than the parent's
122   // captured piece.
123   captureThreshold = PieceValue[MG][pt];
124   ttMove = (ttm && pos.pseudo_legal(ttm) ? ttm : MOVE_NONE);
125
126   if (ttMove && (!pos.capture(ttMove) || pos.see(ttMove) <= captureThreshold))
127       ttMove = MOVE_NONE;
128
129   endMoves += (ttMove != MOVE_NONE);
130 }
131
132
133 /// score() assign a numerical value to each move in a move list. The moves with
134 /// highest values will be picked first.
135 template<>
136 void MovePicker::score<CAPTURES>() {
137   // Winning and equal captures in the main search are ordered by MVV.
138   // Suprisingly, this appears to perform slightly better than SEE based
139   // move ordering. The reason is probably that in a position with a winning
140   // capture, capturing a valuable (but sufficiently defended) piece
141   // first usually doesn't hurt. The opponent will have to recapture, and
142   // the hanging piece will still be hanging (except in the unusual cases
143   // where it is possible to recapture with the hanging piece). Exchanging
144   // big pieces before capturing a hanging piece probably helps to reduce
145   // the subtree size.
146   // In main search we want to push captures with negative SEE values to the
147   // badCaptures[] array, but instead of doing it now we delay until the move
148   // has been picked up in pick_move_from_list(). This way we save some SEE
149   // calls in case we get a cutoff.
150   for (auto& m : *this)
151       m.value =  Value(int(pos.piece_on(to_sq(m))));
152 }
153
154 template<>
155 void MovePicker::score<QUIETS>() {
156
157   Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
158   const HistoryStats& cmh = counterMovesHistory[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
159
160   for (auto& m : *this)
161       m.value =  history[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)]
162                + cmh[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)] * 3;
163 }
164
165 template<>
166 void MovePicker::score<EVASIONS>() {
167   // Try good captures ordered by MVV/LVA, then non-captures if destination square
168   // is not under attack, ordered by history value, then bad-captures and quiet
169   // moves with a negative SEE. This last group is ordered by the SEE value.
170   Value see;
171
172   for (auto& m : *this)
173       if ((see = pos.see_sign(m)) < VALUE_ZERO)
174           m.value = see - HistoryStats::Max; // At the bottom
175
176       else if (pos.capture(m))
177           m.value =  PieceValue[MG][pos.piece_on(to_sq(m))]
178                    - Value(type_of(pos.moved_piece(m))) + HistoryStats::Max;
179       else
180           m.value = history[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)];
181 }
182
183
184 /// generate_next_stage() generates, scores and sorts the next bunch of moves,
185 /// when there are no more moves to try for the current stage.
186
187 void MovePicker::generate_next_stage() {
188
189   cur = moves;
190
191   switch (++stage) {
192
193   case CAPTURES_S1: case CAPTURES_S3: case CAPTURES_S4: case CAPTURES_S5: case CAPTURES_S6:
194       endMoves = generate<CAPTURES>(pos, moves);
195       score<CAPTURES>();
196       break;
197
198   case KILLERS_S1:
199       cur = killers;
200       endMoves = cur + 2;
201
202       killers[0] = ss->killers[0];
203       killers[1] = ss->killers[1];
204       killers[2].move = MOVE_NONE;
205
206       // Be sure countermoves are different from killers
207       if (   countermove != killers[0]
208           && countermove != killers[1])
209           *endMoves++ = countermove;
210       break;
211
212   case QUIETS_1_S1:
213       endQuiets = endMoves = generate<QUIETS>(pos, moves);
214       score<QUIETS>();
215       endMoves = std::partition(cur, endMoves, [](const ExtMove& m) { return m.value > VALUE_ZERO; });
216       insertion_sort(cur, endMoves);
217       break;
218
219   case QUIETS_2_S1:
220       cur = endMoves;
221       endMoves = endQuiets;
222       if (depth >= 3 * ONE_PLY)
223           insertion_sort(cur, endMoves);
224       break;
225
226   case BAD_CAPTURES_S1:
227       // Just pick them in reverse order to get MVV/LVA ordering
228       cur = moves + MAX_MOVES - 1;
229       endMoves = endBadCaptures;
230       break;
231
232   case EVASIONS_S2:
233       endMoves = generate<EVASIONS>(pos, moves);
234       if (endMoves - moves > 1)
235           score<EVASIONS>();
236       break;
237
238   case QUIET_CHECKS_S3:
239       endMoves = generate<QUIET_CHECKS>(pos, moves);
240       break;
241
242   case EVASION: case QSEARCH_0: case QSEARCH_1: case PROBCUT: case RECAPTURE:
243       stage = STOP;
244       /* Fall through */
245
246   case STOP:
247       endMoves = cur + 1; // Avoid another generate_next_stage() call
248       break;
249
250   default:
251       assert(false);
252   }
253 }
254
255
256 /// next_move() is the most important method of the MovePicker class. It returns
257 /// a new pseudo legal move every time it is called, until there are no more moves
258 /// left. It picks the move with the biggest value from a list of generated moves
259 /// taking care not to return the ttMove if it has already been searched.
260 template<>
261 Move MovePicker::next_move<false>() {
262
263   Move move;
264
265   while (true)
266   {
267       while (cur == endMoves)
268           generate_next_stage();
269
270       switch (stage) {
271
272       case MAIN_SEARCH: case EVASION: case QSEARCH_0: case QSEARCH_1: case PROBCUT:
273           ++cur;
274           return ttMove;
275
276       case CAPTURES_S1:
277           move = pick_best(cur++, endMoves);
278           if (move != ttMove)
279           {
280               if (pos.see_sign(move) >= VALUE_ZERO)
281                   return move;
282
283               // Losing capture, move it to the tail of the array
284               *endBadCaptures-- = move;
285           }
286           break;
287
288       case KILLERS_S1:
289           move = *cur++;
290           if (    move != MOVE_NONE
291               &&  move != ttMove
292               &&  pos.pseudo_legal(move)
293               && !pos.capture(move))
294               return move;
295           break;
296
297       case QUIETS_1_S1: case QUIETS_2_S1:
298           move = *cur++;
299           if (   move != ttMove
300               && move != killers[0]
301               && move != killers[1]
302               && move != killers[2])
303               return move;
304           break;
305
306       case BAD_CAPTURES_S1:
307           return *cur--;
308
309       case EVASIONS_S2: case CAPTURES_S3: case CAPTURES_S4:
310           move = pick_best(cur++, endMoves);
311           if (move != ttMove)
312               return move;
313           break;
314
315       case CAPTURES_S5:
316            move = pick_best(cur++, endMoves);
317            if (move != ttMove && pos.see(move) > captureThreshold)
318                return move;
319            break;
320
321       case CAPTURES_S6:
322           move = pick_best(cur++, endMoves);
323           if (to_sq(move) == recaptureSquare)
324               return move;
325           break;
326
327       case QUIET_CHECKS_S3:
328           move = *cur++;
329           if (move != ttMove)
330               return move;
331           break;
332
333       case STOP:
334           return MOVE_NONE;
335
336       default:
337           assert(false);
338       }
339   }
340 }
341
342
343 /// Version of next_move() to use at split point nodes where the move is grabbed
344 /// from the split point's shared MovePicker object. This function is not thread
345 /// safe so must be lock protected by the caller.
346 template<>
347 Move MovePicker::next_move<true>() { return ss->splitPoint->movePicker->next_move<false>(); }