d8ab68e76aab3719aee7e29749071b5edf7f1841
[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) 2015-2019 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
25 namespace {
26
27   enum Stages {
28     MAIN_TT, CAPTURE_INIT, GOOD_CAPTURE, REFUTATION, QUIET_INIT, QUIET, BAD_CAPTURE,
29     EVASION_TT, EVASION_INIT, EVASION,
30     PROBCUT_TT, PROBCUT_INIT, PROBCUT,
31     QSEARCH_TT, QCAPTURE_INIT, QCAPTURE, QCHECK_INIT, QCHECK
32   };
33
34   // partial_insertion_sort() sorts moves in descending order up to and including
35   // a given limit. The order of moves smaller than the limit is left unspecified.
36   void partial_insertion_sort(ExtMove* begin, ExtMove* end, int limit) {
37
38     for (ExtMove *sortedEnd = begin, *p = begin + 1; p < end; ++p)
39         if (p->value >= limit)
40         {
41             ExtMove tmp = *p, *q;
42             *p = *++sortedEnd;
43             for (q = sortedEnd; q != begin && *(q - 1) < tmp; --q)
44                 *q = *(q - 1);
45             *q = tmp;
46         }
47   }
48
49 } // namespace
50
51
52 /// Constructors of the MovePicker class. As arguments we pass information
53 /// to help it to return the (presumably) good moves first, to decide which
54 /// moves to return (in the quiescence search, for instance, we only want to
55 /// search captures, promotions, and some checks) and how important good move
56 /// ordering is at the current node.
57
58 /// MovePicker constructor for the main search
59 MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Depth d, const ButterflyHistory* mh,
60                        const CapturePieceToHistory* cph, const PieceToHistory** ch, Move cm, Move* killers)
61            : pos(p), mainHistory(mh), captureHistory(cph), continuationHistory(ch),
62              refutations{{killers[0], 0}, {killers[1], 0}, {cm, 0}}, depth(d) {
63
64   assert(d > DEPTH_ZERO);
65
66   stage = pos.checkers() ? EVASION_TT : MAIN_TT;
67   ttMove = ttm && pos.pseudo_legal(ttm) ? ttm : MOVE_NONE;
68   stage += (ttMove == MOVE_NONE);
69 }
70
71 /// MovePicker constructor for quiescence search
72 MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Depth d, const ButterflyHistory* mh,
73                        const CapturePieceToHistory* cph, const PieceToHistory** ch, Square rs)
74            : pos(p), mainHistory(mh), captureHistory(cph), continuationHistory(ch), recaptureSquare(rs), depth(d) {
75
76   assert(d <= DEPTH_ZERO);
77
78   stage = pos.checkers() ? EVASION_TT : QSEARCH_TT;
79   ttMove =    ttm
80            && pos.pseudo_legal(ttm)
81            && (depth > DEPTH_QS_RECAPTURES || to_sq(ttm) == recaptureSquare) ? ttm : MOVE_NONE;
82   stage += (ttMove == MOVE_NONE);
83 }
84
85 /// MovePicker constructor for ProbCut: we generate captures with SEE greater
86 /// than or equal to the given threshold.
87 MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Value th, const CapturePieceToHistory* cph)
88            : pos(p), captureHistory(cph), threshold(th) {
89
90   assert(!pos.checkers());
91
92   stage = PROBCUT_TT;
93   ttMove =   ttm
94           && pos.pseudo_legal(ttm)
95           && pos.capture(ttm)
96           && pos.see_ge(ttm, threshold) ? ttm : MOVE_NONE;
97   stage += (ttMove == MOVE_NONE);
98 }
99
100 /// MovePicker::score() assigns a numerical value to each move in a list, used
101 /// for sorting. Captures are ordered by Most Valuable Victim (MVV), preferring
102 /// captures with a good history. Quiets moves are ordered using the histories.
103 template<GenType Type>
104 void MovePicker::score() {
105
106   static_assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == EVASIONS, "Wrong type");
107
108   for (auto& m : *this)
109       if (Type == CAPTURES)
110           m.value =  PieceValue[MG][pos.piece_on(to_sq(m))]
111                    + (*captureHistory)[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)][type_of(pos.piece_on(to_sq(m)))] / 8;
112
113       else if (Type == QUIETS)
114           m.value =  (*mainHistory)[pos.side_to_move()][from_to(m)]
115                    + (*continuationHistory[0])[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)]
116                    + (*continuationHistory[1])[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)]
117                    + (*continuationHistory[3])[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)];
118
119       else // Type == EVASIONS
120       {
121           if (pos.capture(m))
122               m.value =  PieceValue[MG][pos.piece_on(to_sq(m))]
123                        - Value(type_of(pos.moved_piece(m)));
124           else
125               m.value =  (*mainHistory)[pos.side_to_move()][from_to(m)]
126                        + (*continuationHistory[0])[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)]
127                        - (1 << 28);
128       }
129 }
130
131 /// MovePicker::select() returns the next move satisfying a predicate function.
132 /// It never returns the TT move.
133 template<MovePicker::PickType T, typename Pred>
134 Move MovePicker::select(Pred filter) {
135
136   while (cur < endMoves)
137   {
138       if (T == Best)
139           std::swap(*cur, *std::max_element(cur, endMoves));
140
141       move = *cur++;
142
143       if (move != ttMove && filter())
144           return move;
145   }
146   return move = MOVE_NONE;
147 }
148
149 /// MovePicker::next_move() is the most important method of the MovePicker class. It
150 /// returns a new pseudo legal move every time it is called until there are no more
151 /// moves left, picking the move with the highest score from a list of generated moves.
152 Move MovePicker::next_move(bool skipQuiets) {
153
154 top:
155   switch (stage) {
156
157   case MAIN_TT:
158   case EVASION_TT:
159   case QSEARCH_TT:
160   case PROBCUT_TT:
161       ++stage;
162       return ttMove;
163
164   case CAPTURE_INIT:
165   case PROBCUT_INIT:
166   case QCAPTURE_INIT:
167       cur = endBadCaptures = moves;
168       endMoves = generate<CAPTURES>(pos, cur);
169
170       score<CAPTURES>();
171       ++stage;
172       goto top;
173
174   case GOOD_CAPTURE:
175       if (select<Best>([&](){
176                        return pos.see_ge(move, Value(-55 * (cur-1)->value / 1024)) ?
177                               // Move losing capture to endBadCaptures to be tried later
178                               true : (*endBadCaptures++ = move, false); }))
179           return move;
180
181       // Prepare the pointers to loop over the refutations array
182       cur = std::begin(refutations);
183       endMoves = std::end(refutations);
184
185       // If the countermove is the same as a killer, skip it
186       if (   refutations[0].move == refutations[2].move
187           || refutations[1].move == refutations[2].move)
188           --endMoves;
189
190       ++stage;
191       /* fallthrough */
192
193   case REFUTATION:
194       if (select<Next>([&](){ return    move != MOVE_NONE
195                                     && !pos.capture(move)
196                                     &&  pos.pseudo_legal(move); }))
197           return move;
198       ++stage;
199       /* fallthrough */
200
201   case QUIET_INIT:
202       cur = endBadCaptures;
203       endMoves = generate<QUIETS>(pos, cur);
204
205       score<QUIETS>();
206       partial_insertion_sort(cur, endMoves, -4000 * depth / ONE_PLY);
207       ++stage;
208       /* fallthrough */
209
210   case QUIET:
211       if (   !skipQuiets
212           && select<Next>([&](){return   move != refutations[0]
213                                       && move != refutations[1]
214                                       && move != refutations[2];}))
215           return move;
216
217       // Prepare the pointers to loop over the bad captures
218       cur = moves;
219       endMoves = endBadCaptures;
220
221       ++stage;
222       /* fallthrough */
223
224   case BAD_CAPTURE:
225       return select<Next>([](){ return true; });
226
227   case EVASION_INIT:
228       cur = moves;
229       endMoves = generate<EVASIONS>(pos, cur);
230
231       score<EVASIONS>();
232       ++stage;
233       /* fallthrough */
234
235   case EVASION:
236       return select<Best>([](){ return true; });
237
238   case PROBCUT:
239       return select<Best>([&](){ return pos.see_ge(move, threshold); });
240
241   case QCAPTURE:
242       if (select<Best>([&](){ return   depth > DEPTH_QS_RECAPTURES
243                                     || to_sq(move) == recaptureSquare; }))
244           return move;
245
246       // If we did not find any move and we do not try checks, we have finished
247       if (depth != DEPTH_QS_CHECKS)
248           return MOVE_NONE;
249
250       ++stage;
251       /* fallthrough */
252
253   case QCHECK_INIT:
254       cur = moves;
255       endMoves = generate<QUIET_CHECKS>(pos, cur);
256
257       ++stage;
258       /* fallthrough */
259
260   case QCHECK:
261       return select<Next>([](){ return true; });
262   }
263
264   assert(false);
265   return MOVE_NONE; // Silence warning
266 }