Fix indentation in struct FromToStats
[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(ttm) > threshold ? 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 winning and equal captures ordered by MVV/LVA, then non-captures ordered
163   // by history value, then bad captures and quiet moves with a negative SEE ordered
164   // by SEE value.
165   const HistoryStats& history = pos.this_thread()->history;
166   const FromToStats& fromTo = pos.this_thread()->fromTo;
167   Color c = pos.side_to_move();
168   Value see;
169
170   for (auto& m : *this)
171       if ((see = pos.see_sign(m)) < VALUE_ZERO)
172           m.value = see - HistoryStats::Max; // At the bottom
173
174       else if (pos.capture(m))
175           m.value =  PieceValue[MG][pos.piece_on(to_sq(m))]
176                    - Value(type_of(pos.moved_piece(m))) + HistoryStats::Max;
177       else
178           m.value = history[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)] + fromTo.get(c, m);
179 }
180
181
182 /// next_move() is the most important method of the MovePicker class. It returns
183 /// a new pseudo legal move every time it is called, until there are no more moves
184 /// left. It picks the move with the biggest value from a list of generated moves
185 /// taking care not to return the ttMove if it has already been searched.
186
187 Move MovePicker::next_move() {
188
189   Move move;
190
191   switch (stage) {
192
193   case MAIN_SEARCH: case EVASION: case QSEARCH_WITH_CHECKS:
194   case QSEARCH_NO_CHECKS: case PROBCUT:
195       ++stage;
196       return ttMove;
197
198   case CAPTURES_INIT:
199       endBadCaptures = cur = moves;
200       endMoves = generate<CAPTURES>(pos, cur);
201       score<CAPTURES>();
202       ++stage;
203
204   case GOOD_CAPTURES:
205       while (cur < endMoves)
206       {
207           move = pick_best(cur++, endMoves);
208           if (move != ttMove)
209           {
210               if (pos.see_sign(move) >= VALUE_ZERO)
211                   return move;
212
213               // Losing capture, move it to the beginning of the array
214               *endBadCaptures++ = move;
215           }
216       }
217
218       ++stage;
219       move = ss->killers[0];  // First killer move
220       if (    move != MOVE_NONE
221           &&  move != ttMove
222           &&  pos.pseudo_legal(move)
223           && !pos.capture(move))
224           return move;
225
226   case KILLERS:
227       ++stage;
228       move = ss->killers[1]; // Second killer move
229       if (    move != MOVE_NONE
230           &&  move != ttMove
231           &&  pos.pseudo_legal(move)
232           && !pos.capture(move))
233           return move;
234
235   case COUNTERMOVE:
236       ++stage;
237       move = countermove;
238       if (    move != MOVE_NONE
239           &&  move != ttMove
240           &&  move != ss->killers[0]
241           &&  move != ss->killers[1]
242           &&  pos.pseudo_legal(move)
243           && !pos.capture(move))
244           return move;
245
246   case QUIET_INIT:
247       cur = endBadCaptures;
248       endMoves = generate<QUIETS>(pos, cur);
249       score<QUIETS>();
250       if (depth < 3 * ONE_PLY)
251       {
252           ExtMove* goodQuiet = std::partition(cur, endMoves, [](const ExtMove& m)
253                                              { return m.value > VALUE_ZERO; });
254           insertion_sort(cur, goodQuiet);
255       } else
256           insertion_sort(cur, endMoves);
257       ++stage;
258
259   case QUIET:
260       while (cur < endMoves)
261       {
262           move = *cur++;
263           if (   move != ttMove
264               && move != ss->killers[0]
265               && move != ss->killers[1]
266               && move != countermove)
267               return move;
268       }
269       ++stage;
270       cur = moves; // Point to beginning of bad captures
271
272   case BAD_CAPTURES:
273       if (cur < endBadCaptures)
274           return *cur++;
275       break;
276
277   case EVASIONS_INIT:
278       cur = moves;
279       endMoves = generate<EVASIONS>(pos, cur);
280       if (endMoves - cur - (ttMove != MOVE_NONE) > 1)
281           score<EVASIONS>();
282       ++stage;
283
284   case ALL_EVASIONS:
285       while (cur < endMoves)
286       {
287           move = pick_best(cur++, endMoves);
288           if (move != ttMove)
289               return move;
290       }
291       break;
292
293   case PROBCUT_INIT:
294       cur = moves;
295       endMoves = generate<CAPTURES>(pos, cur);
296       score<CAPTURES>();
297       ++stage;
298
299   case PROBCUT_CAPTURES:
300       while (cur < endMoves)
301       {
302           move = pick_best(cur++, endMoves);
303           if (   move != ttMove
304               && pos.see(move) > threshold)
305               return move;
306       }
307       break;
308
309   case QCAPTURES_1_INIT: case QCAPTURES_2_INIT:
310       cur = moves;
311       endMoves = generate<CAPTURES>(pos, cur);
312       score<CAPTURES>();
313       ++stage;
314
315   case QCAPTURES_1: case QCAPTURES_2:
316       while (cur < endMoves)
317       {
318           move = pick_best(cur++, endMoves);
319           if (move != ttMove)
320               return move;
321       }
322       if (stage == QCAPTURES_2)
323           break;
324       cur = moves;
325       endMoves = generate<QUIET_CHECKS>(pos, cur);
326       ++stage;
327
328   case QCHECKS:
329       while (cur < endMoves)
330       {
331           move = cur++->move;
332           if (move != ttMove)
333               return move;
334       }
335       break;
336
337   case QSEARCH_RECAPTURES:
338       cur = moves;
339       endMoves = generate<CAPTURES>(pos, cur);
340       score<CAPTURES>();
341       ++stage;
342
343   case QRECAPTURES:
344       while (cur < endMoves)
345       {
346           move = pick_best(cur++, endMoves);
347           if (to_sq(move) == recaptureSquare)
348               return move;
349       }
350       break;
351
352   default:
353       assert(false);
354   }
355
356   return MOVE_NONE;
357 }