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                        const SearchStack& ss, Depth d) : pos(p) {
  70   pvNode = pv;
  71   ttMove = ttm;
  72   mateKiller = (ss.mateKiller == ttm)? MOVE_NONE : ss.mateKiller;
  73   killer1 = ss.killers[0];
  74   killer2 = ss.killers[1];
  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 in case we know are zero.
  82   Color us = pos.side_to_move();
  83   Color them = opposite_color(us);
  84
  85   if (p.is_check())
  86       phaseIndex = EvasionsPhaseIndex;
  87   else if (depth > Depth(0))
  88       phaseIndex = MainSearchPhaseIndex;
  89   else if (depth == Depth(0))
  90       phaseIndex = QsearchWithChecksPhaseIndex;
  91   else
  92       phaseIndex = QsearchWithoutChecksPhaseIndex;
  93
  94   dc = p.discovered_check_candidates(us);
  95   pinned = p.pinned_pieces(us);
  96
  97   finished = false;
  98 }
  99
 100
 101 /// MovePicker::get_next_move() is the most important method of the MovePicker
 102 /// class.  It returns a new legal move every time it is called, until there
 103 /// are no more moves left of the types we are interested in.
 104
 105 Move MovePicker::get_next_move() {
 106
 107   Move move;
 108
 109   while (true)
 110   {
 111     // If we already have a list of generated moves, pick the best move from
 112     // the list, and return it.
 113     move = pick_move_from_list();
 114     if (move != MOVE_NONE)
 115     {
 116         assert(move_is_ok(move));
 117         return move;
 118     }
 119
 120     // Next phase
 121     phaseIndex++;
 122     switch (PhaseTable[phaseIndex]) {
 123
 124     case PH_TT_MOVE:
 125         if (ttMove != MOVE_NONE)
 126         {
 127             assert(move_is_ok(ttMove));
 128             if (move_is_legal(pos, ttMove, pinned))
 129                 return ttMove;
 130         }
 131         break;
 132
 133     case PH_MATE_KILLER:
 134         if (mateKiller != MOVE_NONE)
 135         {
 136             assert(move_is_ok(mateKiller));
 137             if (move_is_legal(pos, mateKiller, pinned))
 138                 return mateKiller;
 139         }
 140         break;
 141
 142     case PH_GOOD_CAPTURES:
 143         numOfMoves = generate_captures(pos, moves);
 144         score_captures();
 145         movesPicked = 0;
 146         break;
 147
 148     case PH_BAD_CAPTURES:
 149         movesPicked = 0;
 150         break;
 151
 152     case PH_NONCAPTURES:
 153         numOfMoves = generate_noncaptures(pos, moves);
 154         score_noncaptures();
 155         movesPicked = 0;
 156         break;
 157
 158     case PH_EVASIONS:
 159         assert(pos.is_check());
 160         numOfMoves = generate_evasions(pos, moves, pinned);
 161         score_evasions();
 162         movesPicked = 0;
 163         break;
 164
 165     case PH_QCAPTURES:
 166         numOfMoves = generate_captures(pos, moves);
 167         score_qcaptures();
 168         movesPicked = 0;
 169         break;
 170
 171     case PH_QCHECKS:
 172         numOfMoves = generate_checks(pos, moves, dc);
 173         movesPicked = 0;
 174         break;
 175
 176     case PH_STOP:
 177         return MOVE_NONE;
 178
 179     default:
 180         assert(false);
 181         return MOVE_NONE;
 182     }
 183   }
 184 }
 185
 186
 187 /// A variant of get_next_move() which takes a lock as a parameter, used to
 188 /// prevent multiple threads from picking the same move at a split point.
 189
 190 Move MovePicker::get_next_move(Lock &lock) {
 191
 192    lock_grab(&lock);
 193    if (finished)
 194    {
 195        lock_release(&lock);
 196        return MOVE_NONE;
 197    }
 198    Move m = get_next_move();
 199    if (m == MOVE_NONE)
 200        finished = true;
 201
 202    lock_release(&lock);
 203    return m;
 204 }
 205
 206
 207 /// MovePicker::score_captures(), MovePicker::score_noncaptures(),
 208 /// MovePicker::score_evasions() and MovePicker::score_qcaptures() assign a
 209 /// numerical move ordering score to each move in a move list.  The moves
 210 /// with highest scores will be picked first by pick_move_from_list().
 211
 212 void MovePicker::score_captures() {
 213   // Winning and equal captures in the main search are ordered by MVV/LVA.
 214   // Suprisingly, this appears to perform slightly better than SEE based
 215   // move ordering.  The reason is probably that in a position with a winning
 216   // capture, capturing a more valuable (but sufficiently defended) piece
 217   // first usually doesn't hurt.  The opponent will have to recapture, and
 218   // the hanging piece will still be hanging (except in the unusual cases
 219   // where it is possible to recapture with the hanging piece). Exchanging
 220   // big pieces before capturing a hanging piece probably helps to reduce
 221   // the subtree size.
 222   // While scoring captures it moves all captures with negative SEE values
 223   // to the badCaptures[] array.
 224   Move m;
 225   int seeValue;
 226
 227   for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
 228   {
 229       m = moves[i].move;
 230       seeValue = pos.see(m);
 231       if (seeValue >= 0)
 232       {
 233           if (move_promotion(m))
 234               moves[i].score = QueenValueMidgame;
 235           else
 236               moves[i].score = int(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)))
 237                               -int(pos.type_of_piece_on(move_from(m)));
 238       }
 239       else
 240       {
 241           // Losing capture, move it to the badCaptures[] array
 242           assert(numOfBadCaptures < 63);
 243           moves[i].score = seeValue;
 244           badCaptures[numOfBadCaptures++] = moves[i];
 245           moves[i--] = moves[--numOfMoves];
 246       }
 247   }
 248 }
 249
 250 void MovePicker::score_noncaptures() {
 251   // First score by history, when no history is available then use
 252   // piece/square tables values. This seems to be better then a
 253   // random choice when we don't have an history for any move.
 254   Move m;
 255   int hs;
 256
 257   for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
 258   {
 259       m = moves[i].move;
 260
 261       if (m == killer1)
 262           hs = HistoryMax + 2;
 263       else if (m == killer2)
 264           hs = HistoryMax + 1;
 265       else
 266           hs = H.move_ordering_score(pos.piece_on(move_from(m)), m);
 267
 268       // Ensure history is always preferred to pst
 269       if (hs > 0)
 270           hs += 1000;
 271
 272       // pst based scoring
 273       moves[i].score = hs + pos.mg_pst_delta(m);
 274   }
 275 }
 276
 277 void MovePicker::score_evasions() {
 278
 279   for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
 280   {
 281       Move m = moves[i].move;
 282       if (m == ttMove)
 283           moves[i].score = 2*HistoryMax;
 284       else if (!pos.square_is_empty(move_to(m)))
 285       {
 286           int seeScore = pos.see(m);
 287           moves[i].score = (seeScore >= 0)? seeScore + HistoryMax : seeScore;
 288       } else
 289           moves[i].score = H.move_ordering_score(pos.piece_on(move_from(m)), m);
 290   }
 291 }
 292
 293 void MovePicker::score_qcaptures() {
 294
 295   // Use MVV/LVA ordering
 296   for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
 297   {
 298       Move m = moves[i].move;
 299       if (move_promotion(m))
 300           moves[i].score = QueenValueMidgame;
 301       else
 302           moves[i].score = int(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)))
 303                           -int(pos.type_of_piece_on(move_from(m)));
 304   }
 305 }
 306
 307
 308 /// find_best_index() loops across the moves and returns index of
 309 /// the highest scored one. There is also a second version that
 310 /// lowers the priority of moves that attack the same square,
 311 /// so that if the best move that attack a square fails the next
 312 /// move picked attacks a different square if any, not the same one.
 313
 314 int MovePicker::find_best_index() {
 315
 316   assert(movesPicked < numOfMoves);
 317
 318   int bestIndex = movesPicked, bestScore = moves[movesPicked].score;
 319
 320   for (int i = movesPicked + 1; i < numOfMoves; i++)
 321       if (moves[i].score > bestScore)
 322       {
 323           bestIndex = i;
 324           bestScore = moves[i].score;
 325       }
 326   return bestIndex;
 327 }
 328
 329 int MovePicker::find_best_index(Bitboard* squares, int values[]) {
 330
 331   assert(movesPicked < numOfMoves);
 332
 333   int hs;
 334   Move m;
 335   Square to;
 336   int bestScore = -10000000, bestIndex = -1;
 337
 338   for (int i = movesPicked; i < numOfMoves; i++)
 339   {
 340       m = moves[i].move;
 341       to = move_to(m);
 342
 343       if (!bit_is_set(*squares, to))
 344       {
 345           // Init at first use
 346           set_bit(squares, to);
 347           values[to] = 0;
 348       }
 349
 350       hs = moves[i].score - values[to];
 351       if (hs > bestScore)
 352       {
 353           bestIndex = i;
 354           bestScore = hs;
 355       }
 356   }
 357
 358   if (bestIndex != -1)
 359   {
 360       // Raise value of the picked square, so next attack
 361       // to the same square will get low priority.
 362       to = move_to(moves[bestIndex].move);
 363       values[to] += 0xB00;
 364   }
 365   return bestIndex;
 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
 381   case PH_GOOD_CAPTURES:
 382       assert(!pos.is_check());
 383       assert(movesPicked >= 0);
 384
 385       while (movesPicked < numOfMoves)
 386       {
 387           bestIndex = find_best_index();
 388           move = moves[bestIndex].move;
 389           moves[bestIndex] = moves[movesPicked++];
 390           if (   move != ttMove
 391               && move != mateKiller
 392               && pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
 393               return move;
 394       }
 395       break;
 396
 397   case PH_NONCAPTURES:
 398       assert(!pos.is_check());
 399       assert(movesPicked >= 0);
 400
 401       while (movesPicked < numOfMoves)
 402       {
 403           // If this is a PV node or we have only picked a few moves, scan
 404           // the entire move list for the best move.  If many moves have already
 405           // been searched and it is not a PV node, we are probably failing low
 406           // anyway, so we just pick the first move from the list.
 407           bestIndex = (pvNode || movesPicked < 12) ? find_best_index() : movesPicked;
 408           move = moves[bestIndex].move;
 409           moves[bestIndex] = moves[movesPicked++];
 410           if (   move != ttMove
 411               && move != mateKiller
 412               && pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
 413               return move;
 414       }
 415       break;
 416
 417   case PH_EVASIONS:
 418       assert(pos.is_check());
 419       assert(movesPicked >= 0);
 420
 421       while (movesPicked < numOfMoves)
 422       {
 423           bestIndex = find_best_index();
 424           move = moves[bestIndex].move;
 425           moves[bestIndex] = moves[movesPicked++];
 426           return move;
 427     }
 428     break;
 429
 430   case PH_BAD_CAPTURES:
 431       assert(!pos.is_check());
 432       assert(movesPicked >= 0);
 433       // It's probably a good idea to use SEE move ordering here, instead
 434       // of just picking the first move.  FIXME
 435       while (movesPicked < numOfBadCaptures)
 436       {
 437           move = badCaptures[movesPicked++].move;
 438           if (   move != ttMove
 439               && move != mateKiller
 440               && pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
 441               return move;
 442       }
 443       break;
 444
 445   case PH_QCAPTURES:
 446       assert(!pos.is_check());
 447       assert(movesPicked >= 0);
 448       while (movesPicked < numOfMoves)
 449       {
 450           bestIndex = (movesPicked < 4 ? find_best_index() : movesPicked);
 451           move = moves[bestIndex].move;
 452           moves[bestIndex] = moves[movesPicked++];
 453           // Remember to change the line below if we decide to hash the qsearch!
 454           // Maybe also postpone the legality check until after futility pruning?
 455           if (/* move != ttMove && */ pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
 456               return move;
 457       }
 458       break;
 459
 460   case PH_QCHECKS:
 461       assert(!pos.is_check());
 462       assert(movesPicked >= 0);
 463       // Perhaps we should do something better than just picking the first
 464       // move here?  FIXME
 465       while (movesPicked < numOfMoves)
 466       {
 467           move = moves[movesPicked++].move;
 468           // Remember to change the line below if we decide to hash the qsearch!
 469           if (/* move != ttMove && */ pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
 470               return move;
 471       }
 472       break;
 473
 474   default:
 475       break;
 476   }
 477   return MOVE_NONE;
 478 }
 479
 480
 481 /// MovePicker::current_move_type() returns the type of the just
 482 /// picked next move. It can be used in search to further differentiate
 483 /// according to the current move type: capture, non capture, escape, etc.
 484 MovePicker::MovegenPhase MovePicker::current_move_type() const {
 485
 486   return PhaseTable[phaseIndex];
 487 }
 488
 489
 490 /// MovePicker::init_phase_table() initializes the PhaseTable[],
 491 /// MainSearchPhaseIndex, EvasionPhaseIndex, QsearchWithChecksPhaseIndex
 492 /// QsearchNoCapturesPhaseIndex, QsearchWithoutChecksPhaseIndex and
 493 /// NoMovesPhaseIndex variables. It is only called once during program
 494 /// startup, and never again while the program is running.
 495
 496 void MovePicker::init_phase_table() {
 497
 498   int i = 0;
 499
 500   // Main search
 501   MainSearchPhaseIndex = i - 1;
 502   PhaseTable[i++] = PH_TT_MOVE;
 503   PhaseTable[i++] = PH_MATE_KILLER;
 504   PhaseTable[i++] = PH_GOOD_CAPTURES;
 505   // PH_KILLER_1 and PH_KILLER_2 are not yet used.
 506   // PhaseTable[i++] = PH_KILLER_1;
 507   // PhaseTable[i++] = PH_KILLER_2;
 508   PhaseTable[i++] = PH_NONCAPTURES;
 509   PhaseTable[i++] = PH_BAD_CAPTURES;
 510   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
 511
 512   // Check evasions
 513   EvasionsPhaseIndex = i - 1;
 514   PhaseTable[i++] = PH_EVASIONS;
 515   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
 516
 517   // Quiescence search with checks
 518   QsearchWithChecksPhaseIndex = i - 1;
 519   PhaseTable[i++] = PH_QCAPTURES;
 520   PhaseTable[i++] = PH_QCHECKS;
 521   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
 522
 523   // Quiescence search with checks only and no captures
 524   QsearchNoCapturesPhaseIndex = i - 1;
 525   PhaseTable[i++] = PH_QCHECKS;
 526   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
 527
 528   // Quiescence search without checks
 529   QsearchWithoutChecksPhaseIndex = i - 1;
 530   PhaseTable[i++] = PH_QCAPTURES;
 531   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
 532
 533   // Do not generate any move
 534   NoMovesPhaseIndex = i - 1;
 535   PhaseTable[i++] = PH_STOP;
 536 }