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                        Move mk, Move k1, Move k2, Depth d, EvalInfo* ei) : pos(p) {
  70   pvNode = pv;
  71   ttMove = ttm;
  72   mateKiller = (mk == ttm)? MOVE_NONE : mk;
  73   killer1 = k1;
  74   killer2 = k2;
  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 them in case we know are zero.
  82   Color us = pos.side_to_move();
  83   Color them = opposite_color(us);
  84   bool noAttacks = ei && (ei->attackedBy[us][0] & pos.pieces_of_color(them)) == 0;
  85   bool noCaptures = noAttacks && (pos.ep_square() == SQ_NONE) && !pos.has_pawn_on_7th(us);
  86
  87   if (p.is_check())
  88       phaseIndex = EvasionsPhaseIndex;
  89   else if (depth > Depth(0))
  90       phaseIndex = MainSearchPhaseIndex;
  91   else if (depth == Depth(0))
  92       phaseIndex = (noCaptures ? QsearchNoCapturesPhaseIndex : QsearchWithChecksPhaseIndex);
  93   else
  94       phaseIndex = (noCaptures ? NoMovesPhaseIndex : QsearchWithoutChecksPhaseIndex);
  95
  96
  97   dc = p.discovered_check_candidates(us);
  98   pinned = p.pinned_pieces(p.side_to_move());
  99
 100   finished = false;
 101 }
 102
 103
 104 /// MovePicker::get_next_move() is the most important method of the MovePicker
 105 /// class.  It returns a new legal move every time it is called, until there
 106 /// are no more moves left of the types we are interested in.
 107
 108 Move MovePicker::get_next_move() {
 109
 110   Move move;
 111
 112   while (true)
 113   {
 114     // If we already have a list of generated moves, pick the best move from
 115     // the list, and return it.
 116     move = pick_move_from_list();
 117     if (move != MOVE_NONE)
 118     {
 119         assert(move_is_ok(move));
 120         return move;
 121     }
 122
 123     // Next phase
 124     phaseIndex++;
 125     switch (PhaseTable[phaseIndex]) {
 126
 127     case PH_TT_MOVE:
 128         if (ttMove != MOVE_NONE)
 129         {
 130             assert(move_is_ok(ttMove));
 131             if (move_is_legal(pos, ttMove, pinned))
 132                 return ttMove;
 133         }
 134         break;
 135
 136     case PH_MATE_KILLER:
 137         if (mateKiller != MOVE_NONE)
 138         {
 139             assert(move_is_ok(mateKiller));
 140             if (move_is_legal(pos, mateKiller, pinned))
 141                 return mateKiller;
 142        }
 143        break;
 144
 145     case PH_GOOD_CAPTURES:
 146         numOfMoves = generate_captures(pos, moves);
 147         score_captures();
 148         capSquares = EmptyBoardBB;
 149         movesPicked = 0;
 150         break;
 151
 152     case PH_BAD_CAPTURES:
 153         badCapturesPicked = 0;
 154         break;
 155
 156     case PH_NONCAPTURES:
 157         numOfMoves = generate_noncaptures(pos, moves);
 158         score_noncaptures();
 159         movesPicked = 0;
 160         break;
 161
 162     case PH_EVASIONS:
 163         assert(pos.is_check());
 164         numOfMoves = generate_evasions(pos, moves);
 165         score_evasions();
 166         movesPicked = 0;
 167         break;
 168
 169     case PH_QCAPTURES:
 170         numOfMoves = generate_captures(pos, moves);
 171         score_qcaptures();
 172         movesPicked = 0;
 173         break;
 174
 175     case PH_QCHECKS:
 176         numOfMoves = generate_checks(pos, moves, dc);
 177         movesPicked = 0;
 178         break;
 179
 180     case PH_STOP:
 181         return MOVE_NONE;
 182
 183     default:
 184         assert(false);
 185         return MOVE_NONE;
 186     }
 187   }
 188 }
 189
 190
 191 /// A variant of get_next_move() which takes a lock as a parameter, used to
 192 /// prevent multiple threads from picking the same move at a split point.
 193
 194 Move MovePicker::get_next_move(Lock &lock) {
 195
 196    lock_grab(&lock);
 197    if (finished)
 198    {
 199        lock_release(&lock);
 200        return MOVE_NONE;
 201    }
 202    Move m = get_next_move();
 203    if (m == MOVE_NONE)
 204        finished = true;
 205
 206    lock_release(&lock);
 207    return m;
 208 }
 209
 210
 211 /// MovePicker::score_captures(), MovePicker::score_noncaptures(),
 212 /// MovePicker::score_evasions() and MovePicker::score_qcaptures() assign a
 213 /// numerical move ordering score to each move in a move list.  The moves
 214 /// with highest scores will be picked first by pick_move_from_list().
 215
 216 void MovePicker::score_captures() {
 217   // Winning and equal captures in the main search are ordered by MVV/LVA.
 218   // Suprisingly, this appears to perform slightly better than SEE based
 219   // move ordering.  The reason is probably that in a position with a winning
 220   // capture, capturing a more valuable (but sufficiently defended) piece
 221   // first usually doesn't hurt.  The opponent will have to recapture, and
 222   // the hanging piece will still be hanging (except in the unusual cases
 223   // where it is possible to recapture with the hanging piece). Exchanging
 224   // big pieces before capturing a hanging piece probably helps to reduce
 225   // the subtree size.
 226   // While scoring captures it moves all captures with negative SEE values
 227   // to the badCaptures[] array.
 228   Move m;
 229   int seeValue;
 230
 231   for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
 232   {
 233       m = moves[i].move;
 234       seeValue = pos.see(m);
 235       if (seeValue >= 0)
 236       {
 237           if (move_promotion(m))
 238               moves[i].score = QueenValueMidgame;
 239           else
 240               moves[i].score = int(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)))
 241                               -int(pos.type_of_piece_on(move_from(m)));
 242       }
 243       else
 244       {
 245           // Losing capture, move it to the badCaptures[] array
 246           assert(numOfBadCaptures < 63);
 247           moves[i].score = seeValue;
 248           badCaptures[numOfBadCaptures++] = moves[i];
 249           moves[i--] = moves[--numOfMoves];
 250       }
 251   }
 252 }
 253
 254 void MovePicker::score_noncaptures() {
 255   // First score by history, when no history is available then use
 256   // piece/square tables values. This seems to be better then a
 257   // random choice when we don't have an history for any move.
 258   Move m;
 259   int hs;
 260
 261   for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
 262   {
 263       m = moves[i].move;
 264
 265       if (m == killer1)
 266           hs = HistoryMax + 2;
 267       else if (m == killer2)
 268           hs = HistoryMax + 1;
 269       else
 270           hs = H.move_ordering_score(pos.piece_on(move_from(m)), m);
 271
 272       // Ensure moves in history are always sorted as first
 273       if (hs > 0)
 274           hs += 1000;
 275
 276       moves[i].score = hs + pos.mg_pst_delta(m);
 277   }
 278 }
 279
 280 void MovePicker::score_evasions() {
 281
 282   for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
 283   {
 284       Move m = moves[i].move;
 285       if (m == ttMove)
 286           moves[i].score = 2*HistoryMax;
 287       else if (!pos.square_is_empty(move_to(m)))
 288       {
 289           int seeScore = pos.see(m);
 290           moves[i].score = (seeScore >= 0)? seeScore + HistoryMax : seeScore;
 291       } else
 292           moves[i].score = H.move_ordering_score(pos.piece_on(move_from(m)), m);
 293   }
 294   // FIXME try psqt also here
 295 }
 296
 297 void MovePicker::score_qcaptures() {
 298
 299   // Use MVV/LVA ordering
 300   for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
 301   {
 302       Move m = moves[i].move;
 303       if (move_promotion(m))
 304           moves[i].score = QueenValueMidgame;
 305       else
 306           moves[i].score = int(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)))
 307                           -int(pos.type_of_piece_on(move_from(m)));
 308   }
 309 }
 310
 311
 312 /// find_best_index() loops across the moves and returns index of\r
 313 /// the highest scored one. There is also a second version that\r
 314 /// lowers the priority of moves that attack the same square,\r
 315 /// so that if the best move that attack a square fails the next\r
 316 /// move picked attacks a different square if any, not the same one.
 317
 318 int MovePicker::find_best_index() {
 319
 320   int bestScore = -10000000, bestIndex = -1;
 321
 322   for (int i = movesPicked; 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[]) {\r
 332 \r
 333   int hs;\r
 334   Move m;\r
 335   Square to;\r
 336   int bestScore = -10000000, bestIndex = -1;\r
 337 \r
 338   for (int i = movesPicked; i < numOfMoves; i++)\r
 339   {\r
 340       m = moves[i].move;\r
 341       to = move_to(m);\r
 342       \r
 343       if (!bit_is_set(*squares, to))\r
 344       {\r
 345           // Init at first use\r
 346           set_bit(squares, to);\r
 347           values[to] = 0;\r
 348       }\r
 349 \r
 350       hs = moves[i].score - values[to];\r
 351       if (hs > bestScore)\r
 352       {\r
 353           bestIndex = i;\r
 354           bestScore = hs;\r
 355       }\r
 356   }\r
 357 \r
 358   if (bestIndex != -1)\r
 359   {\r
 360       // Raise value of the picked square, so next attack\r
 361       // to the same square will get low priority.\r
 362       to = move_to(moves[bestIndex].move);\r
 363       values[to] += 0xB00;\r
 364   }\r
 365   return bestIndex;\r
 366 }
 367
 368
 369 /// MovePicker::pick_move_from_list() picks the move with the biggest score
 370 /// from a list of generated moves (moves[] or badCaptures[], depending on
 371 /// the current move generation phase).  It takes care not to return the
 372 /// transposition table move if that has already been serched previously.
 373
 374 Move MovePicker::pick_move_from_list() {
 375
 376   int bestIndex;
 377   Move move;
 378
 379   switch (PhaseTable[phaseIndex]) {
 380   case PH_GOOD_CAPTURES:
 381       assert(!pos.is_check());
 382       assert(movesPicked >= 0);
 383
 384       while (movesPicked < numOfMoves)
 385       {
 386           bestIndex = find_best_index(&capSquares, capSqValues);
 387
 388           if (bestIndex != -1) // Found a good capture
 389           {
 390               move = moves[bestIndex].move;
 391               moves[bestIndex] = moves[movesPicked++];
 392               if (   move != ttMove
 393                   && move != mateKiller
 394                   && pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
 395                   return move;
 396           }
 397       }
 398       break;
 399
 400   case PH_NONCAPTURES:
 401       assert(!pos.is_check());
 402       assert(movesPicked >= 0);
 403
 404       while (movesPicked < numOfMoves)
 405       {
 406           // If this is a PV node or we have only picked a few moves, scan
 407           // the entire move list for the best move.  If many moves have already
 408           // been searched and it is not a PV node, we are probably failing low
 409           // anyway, so we just pick the first move from the list.
 410           bestIndex = (pvNode || movesPicked < 12) ? find_best_index() : movesPicked;
 411
 412           if (bestIndex != -1)
 413           {
 414               move = moves[bestIndex].move;
 415               moves[bestIndex] = moves[movesPicked++];
 416               if (   move != ttMove
 417                   && move != mateKiller
 418                   && pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
 419                   return move;
 420           }
 421       }
 422       break;
 423
 424   case PH_EVASIONS:
 425       assert(pos.is_check());
 426       assert(movesPicked >= 0);
 427
 428       while (movesPicked < numOfMoves)
 429       {
 430           bestIndex = find_best_index();
 431
 432           if (bestIndex != -1)
 433           {
 434               move = moves[bestIndex].move;
 435               moves[bestIndex] = moves[movesPicked++];
 436               return move;
 437           }
 438     }
 439     break;
 440
 441   case PH_BAD_CAPTURES:
 442       assert(!pos.is_check());
 443       assert(badCapturesPicked >= 0);
 444       // It's probably a good idea to use SEE move ordering here, instead
 445       // of just picking the first move.  FIXME
 446       while (badCapturesPicked < numOfBadCaptures)
 447       {
 448           move = badCaptures[badCapturesPicked++].move;
 449           if (   move != ttMove
 450               && move != mateKiller
 451               && pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
 452               return move;
 453       }
 454       break;
 455
 456   case PH_QCAPTURES:
 457       assert(!pos.is_check());
 458       assert(movesPicked >= 0);
 459       while (movesPicked < numOfMoves)
 460       {
 461           bestIndex = (movesPicked < 4 ? find_best_index() : movesPicked);
 462
 463           if (bestIndex != -1)
 464           {
 465               move = moves[bestIndex].move;
 466               moves[bestIndex] = moves[movesPicked++];
 467               // Remember to change the line below if we decide to hash the qsearch!
 468               // Maybe also postpone the legality check until after futility pruning?
 469               if (/* move != ttMove && */ pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
 470                   return move;
 471           }
 472       }
 473       break;
 474
 475   case PH_QCHECKS:
 476       assert(!pos.is_check());
 477       assert(movesPicked >= 0);
 478       // Perhaps we should do something better than just picking the first
 479       // move here?  FIXME
 480       while (movesPicked < numOfMoves)
 481       {
 482           move = moves[movesPicked++].move;
 483           // Remember to change the line below if we decide to hash the qsearch!
 484           if (/* move != ttMove && */ pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
 485               return move;
 486       }
 487       break;
 488
 489   default:
 490       break;
 491   }
 492   return MOVE_NONE;
 493 }
 494
 495
 496 /// MovePicker::current_move_type() returns the type of the just
 497 /// picked next move. It can be used in search to further differentiate
 498 /// according to the current move type: capture, non capture, escape, etc.
 499 MovePicker::MovegenPhase MovePicker::current_move_type() const {
 500
 501   return PhaseTable[phaseIndex];
 502 }
 503
 504
 505 /// MovePicker::init_phase_table() initializes the PhaseTable[],
 506 /// MainSearchPhaseIndex, EvasionPhaseIndex, QsearchWithChecksPhaseIndex
 507 /// QsearchNoCapturesPhaseIndex, QsearchWithoutChecksPhaseIndex and
 508 /// NoMovesPhaseIndex variables. It is only called once during program
 509 /// startup, and never again while the program is running.
 510
 511 void MovePicker::init_phase_table() {
 512
 513   int i = 0;
 514
 515   // Main search
 516   MainSearchPhaseIndex = i - 1;
 517   PhaseTable[i++] = PH_TT_MOVE;
 518   PhaseTable[i++] = PH_MATE_KILLER;
 519   PhaseTable[i++] = PH_GOOD_CAPTURES;
 520   // PH_KILLER_1 and PH_KILLER_2 are not yet used.
 521   // PhaseTable[i++] = PH_KILLER_1;
 522   // PhaseTable[i++] = PH_KILLER_2;
 523   PhaseTable[i++] = PH_NONCAPTURES;
 524   PhaseTable[i++] = PH_BAD_CAPTURES;
 525   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
 526
 527   // Check evasions
 528   EvasionsPhaseIndex = i - 1;
 529   PhaseTable[i++] = PH_EVASIONS;
 530   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
 531
 532   // Quiescence search with checks
 533   QsearchWithChecksPhaseIndex = i - 1;
 534   PhaseTable[i++] = PH_QCAPTURES;
 535   PhaseTable[i++] = PH_QCHECKS;
 536   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
 537
 538   // Quiescence search with checks only and no captures
 539   QsearchNoCapturesPhaseIndex = i - 1;
 540   PhaseTable[i++] = PH_QCHECKS;
 541   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
 542
 543   // Quiescence search without checks
 544   QsearchWithoutChecksPhaseIndex = i - 1;
 545   PhaseTable[i++] = PH_QCAPTURES;
 546   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
 547
 548   // Do not generate any move
 549   NoMovesPhaseIndex = i - 1;
 550   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
 551 }