c187c3ad6ee8a914ea9eb0904e89cc8dbff47374
[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) 2015-2016 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 #include "thread.h"
25
26 namespace {
27
28   enum Stages {
29     MAIN_SEARCH, CAPTURES_INIT, GOOD_CAPTURES, KILLERS, COUNTERMOVE, QUIET_INIT, QUIET, BAD_CAPTURES,
30     EVASION, EVASIONS_INIT, ALL_EVASIONS,
31     PROBCUT, PROBCUT_INIT, PROBCUT_CAPTURES,
32     QSEARCH_WITH_CHECKS, QCAPTURES_1_INIT, QCAPTURES_1, QCHECKS,
33     QSEARCH_NO_CHECKS, QCAPTURES_2_INIT, QCAPTURES_2,
34     QSEARCH_RECAPTURES, QRECAPTURES
35   };
36
37   // Our insertion sort, which is guaranteed to be stable, as it should be
38   void insertion_sort(ExtMove* begin, ExtMove* end)
39   {
40     ExtMove tmp, *p, *q;
41
42     for (p = begin + 1; p < end; ++p)
43     {
44         tmp = *p;
45         for (q = p; 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, Search::Stack* s)
70            : pos(p), ss(s), depth(d) {
71
72   assert(d > DEPTH_ZERO);
73
74   Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
75   countermove = pos.this_thread()->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
76
77   stage = pos.checkers() ? EVASION : MAIN_SEARCH;
78   ttMove = ttm && pos.pseudo_legal(ttm) ? ttm : MOVE_NONE;
79   stage += (ttMove == MOVE_NONE);
80 }
81
82 MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Depth d, Square s)
83            : pos(p) {
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 the given threshold
115   ttMove =   ttm
116           && pos.pseudo_legal(ttm)
117           && pos.capture(ttm)
118           && pos.see_ge(ttm, threshold + 1)? 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   const HistoryStats& history = pos.this_thread()->history;
144   const FromToStats& fromTo = pos.this_thread()->fromTo;
145
146   const CounterMoveStats* cm = (ss-1)->counterMoves;
147   const CounterMoveStats* fm = (ss-2)->counterMoves;
148   const CounterMoveStats* f2 = (ss-4)->counterMoves;
149
150   Color c = pos.side_to_move();
151
152   for (auto& m : *this)
153       m.value =      history[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)]
154                + (cm ? (*cm)[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)] : VALUE_ZERO)
155                + (fm ? (*fm)[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)] : VALUE_ZERO)
156                + (f2 ? (*f2)[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)] : VALUE_ZERO)
157                + fromTo.get(c, m);
158 }
159
160 template<>
161 void MovePicker::score<EVASIONS>() {
162   // Try captures ordered by MVV/LVA, then non-captures ordered by history value
163   const HistoryStats& history = pos.this_thread()->history;
164   const FromToStats& fromTo = pos.this_thread()->fromTo;
165   Color c = pos.side_to_move();
166
167   for (auto& m : *this)
168       if (pos.capture(m))
169           m.value =  PieceValue[MG][pos.piece_on(to_sq(m))]
170                    - Value(type_of(pos.moved_piece(m))) + HistoryStats::Max;
171       else
172           m.value = history[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)] + fromTo.get(c, m);
173 }
174
175
176 /// next_move() is the most important method of the MovePicker class. It returns
177 /// a new pseudo legal move every time it is called, until there are no more moves
178 /// left. It picks the move with the biggest value from a list of generated moves
179 /// taking care not to return the ttMove if it has already been searched.
180
181 Move MovePicker::next_move() {
182
183   Move move;
184
185   switch (stage) {
186
187   case MAIN_SEARCH: case EVASION: case QSEARCH_WITH_CHECKS:
188   case QSEARCH_NO_CHECKS: case PROBCUT:
189       ++stage;
190       return ttMove;
191
192   case CAPTURES_INIT:
193       endBadCaptures = cur = moves;
194       endMoves = generate<CAPTURES>(pos, cur);
195       score<CAPTURES>();
196       ++stage;
197
198   case GOOD_CAPTURES:
199       while (cur < endMoves)
200       {
201           move = pick_best(cur++, endMoves);
202           if (move != ttMove)
203           {
204               if (pos.see_ge(move, VALUE_ZERO))
205                   return move;
206
207               // Losing capture, move it to the beginning of the array
208               *endBadCaptures++ = move;
209           }
210       }
211
212       ++stage;
213       move = ss->killers[0];  // First killer move
214       if (    move != MOVE_NONE
215           &&  move != ttMove
216           &&  pos.pseudo_legal(move)
217           && !pos.capture(move))
218           return move;
219
220   case KILLERS:
221       ++stage;
222       move = ss->killers[1]; // Second killer move
223       if (    move != MOVE_NONE
224           &&  move != ttMove
225           &&  pos.pseudo_legal(move)
226           && !pos.capture(move))
227           return move;
228
229   case COUNTERMOVE:
230       ++stage;
231       move = countermove;
232       if (    move != MOVE_NONE
233           &&  move != ttMove
234           &&  move != ss->killers[0]
235           &&  move != ss->killers[1]
236           &&  pos.pseudo_legal(move)
237           && !pos.capture(move))
238           return move;
239
240   case QUIET_INIT:
241       cur = endBadCaptures;
242       endMoves = generate<QUIETS>(pos, cur);
243       score<QUIETS>();
244       if (depth < 3 * ONE_PLY)
245       {
246           ExtMove* goodQuiet = std::partition(cur, endMoves, [](const ExtMove& m)
247                                              { return m.value > VALUE_ZERO; });
248           insertion_sort(cur, goodQuiet);
249       } else
250           insertion_sort(cur, endMoves);
251       ++stage;
252
253   case QUIET:
254       while (cur < endMoves)
255       {
256           move = *cur++;
257           if (   move != ttMove
258               && move != ss->killers[0]
259               && move != ss->killers[1]
260               && move != countermove)
261               return move;
262       }
263       ++stage;
264       cur = moves; // Point to beginning of bad captures
265
266   case BAD_CAPTURES:
267       if (cur < endBadCaptures)
268           return *cur++;
269       break;
270
271   case EVASIONS_INIT:
272       cur = moves;
273       endMoves = generate<EVASIONS>(pos, cur);
274       score<EVASIONS>();
275       ++stage;
276
277   case ALL_EVASIONS:
278       while (cur < endMoves)
279       {
280           move = pick_best(cur++, endMoves);
281           if (move != ttMove)
282               return move;
283       }
284       break;
285
286   case PROBCUT_INIT:
287       cur = moves;
288       endMoves = generate<CAPTURES>(pos, cur);
289       score<CAPTURES>();
290       ++stage;
291
292   case PROBCUT_CAPTURES:
293       while (cur < endMoves)
294       {
295           move = pick_best(cur++, endMoves);
296           if (   move != ttMove
297               && pos.see_ge(move, threshold + 1))
298               return move;
299       }
300       break;
301
302   case QCAPTURES_1_INIT: case QCAPTURES_2_INIT:
303       cur = moves;
304       endMoves = generate<CAPTURES>(pos, cur);
305       score<CAPTURES>();
306       ++stage;
307
308   case QCAPTURES_1: case QCAPTURES_2:
309       while (cur < endMoves)
310       {
311           move = pick_best(cur++, endMoves);
312           if (move != ttMove)
313               return move;
314       }
315       if (stage == QCAPTURES_2)
316           break;
317       cur = moves;
318       endMoves = generate<QUIET_CHECKS>(pos, cur);
319       ++stage;
320
321   case QCHECKS:
322       while (cur < endMoves)
323       {
324           move = cur++->move;
325           if (move != ttMove)
326               return move;
327       }
328       break;
329
330   case QSEARCH_RECAPTURES:
331       cur = moves;
332       endMoves = generate<CAPTURES>(pos, cur);
333       score<CAPTURES>();
334       ++stage;
335
336   case QRECAPTURES:
337       while (cur < endMoves)
338       {
339           move = pick_best(cur++, endMoves);
340           if (to_sq(move) == recaptureSquare)
341               return move;
342       }
343       break;
344
345   default:
346       assert(false);
347   }
348
349   return MOVE_NONE;
350 }