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) 2004-2022 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
   4
   5   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   6   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   7   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   8   (at your option) any later version.
   9
  10   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
  11   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13   GNU General Public License for more details.
  14
  15   You should have received a copy of the GNU General Public License
  16   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  17 */
  18
  19 #include <cassert>
  20
  21 #include "movepick.h"
  22
  23 namespace Stockfish {
  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,
  61                                                              const PieceToHistory** ch,
  62                                                              Move cm,
  63                                                              const Move* killers)
  64            : pos(p), mainHistory(mh), captureHistory(cph), continuationHistory(ch),
  65              ttMove(ttm), refutations{{killers[0], 0}, {killers[1], 0}, {cm, 0}}, depth(d)
  66 {
  67   assert(d > 0);
  68
  69   stage = (pos.checkers() ? EVASION_TT : MAIN_TT) +
  70           !(ttm && pos.pseudo_legal(ttm));
  71 }
  72
  73 /// MovePicker constructor for quiescence search
  74 MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Depth d, const ButterflyHistory* mh,
  75                                                              const CapturePieceToHistory* cph,
  76                                                              const PieceToHistory** ch,
  77                                                              Square rs)
  78            : pos(p), mainHistory(mh), captureHistory(cph), continuationHistory(ch), ttMove(ttm), recaptureSquare(rs), depth(d)
  79 {
  80   assert(d <= 0);
  81
  82   stage = (pos.checkers() ? EVASION_TT : QSEARCH_TT) +
  83           !(   ttm
  84             && (pos.checkers() || depth > DEPTH_QS_RECAPTURES || to_sq(ttm) == recaptureSquare)
  85             && pos.pseudo_legal(ttm));
  86 }
  87
  88 /// MovePicker constructor for ProbCut: we generate captures with SEE greater
  89 /// than or equal to the given threshold.
  90 MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Value th, Depth d, const CapturePieceToHistory* cph)
  91            : pos(p), captureHistory(cph), ttMove(ttm), threshold(th), depth(d)
  92 {
  93   assert(!pos.checkers());
  94
  95   stage = PROBCUT_TT + !(ttm && pos.capture(ttm)
  96                              && pos.pseudo_legal(ttm)
  97                              && pos.see_ge(ttm, threshold));
  98 }
  99
 100 //squares threatened by pawn attacks
 101 template <Color Us>
 102 Bitboard threatsByPawn (const Position& pos)
 103 {
 104     return pawn_attacks_bb<Us>(pos.pieces(Us, PAWN));
 105 }
 106
 107 //squares threatened by minor attacks
 108 template <Color Us>
 109 Bitboard threatsByMinor (const Position& pos)
 110 {
 111     Bitboard our = pos.pieces(Us, KNIGHT, BISHOP);
 112     Bitboard threats = 0;
 113     while (our)
 114     {
 115         Square s = pop_lsb(our);
 116         if (type_of(pos.piece_on(s)) == KNIGHT)
 117             threats |= attacks_bb<KNIGHT>(s, pos.pieces());
 118         else
 119             threats |= attacks_bb<BISHOP>(s, pos.pieces());
 120     }
 121     return threats;
 122 }
 123
 124 //squares threatened by rook attacks
 125 template <Color Us>
 126 Bitboard threatsByRook (const Position& pos)
 127 {
 128     Bitboard our = pos.pieces(Us, ROOK);
 129     Bitboard threats = 0;
 130     while (our)
 131     {
 132         Square s = pop_lsb(our);
 133         threats |= attacks_bb<ROOK>(s, pos.pieces());
 134     }
 135     return threats;
 136 }
 137
 138 /// MovePicker::score() assigns a numerical value to each move in a list, used
 139 /// for sorting. Captures are ordered by Most Valuable Victim (MVV), preferring
 140 /// captures with a good history. Quiets moves are ordered using the histories.
 141 template<GenType Type>
 142 void MovePicker::score() {
 143
 144   static_assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == EVASIONS, "Wrong type");
 145
 146   Bitboard threatened, threatenedByPawn, threatenedByMinor, threatenedByRook;
 147   if constexpr (Type == QUIETS)
 148   {
 149       // squares threatened by pawns
 150       threatenedByPawn   = pos.side_to_move() == WHITE ? threatsByPawn<BLACK>(pos)  : threatsByPawn<WHITE>(pos);
 151       // squares threatened by minors or pawns
 152       threatenedByMinor  = pos.side_to_move() == WHITE ? threatsByMinor<BLACK>(pos) : threatsByMinor<WHITE>(pos);
 153       threatenedByMinor |= threatenedByPawn;
 154       // squares threatened by rooks, minors or pawns
 155       threatenedByRook   = pos.side_to_move() == WHITE ? threatsByRook<BLACK>(pos)  : threatsByRook<WHITE>(pos);
 156       threatenedByRook  |= threatenedByMinor;
 157
 158       // pieces threatened by pieces of lesser material value
 159       threatened = pos.side_to_move() == WHITE ? ((pos.pieces(WHITE, QUEEN) & threatenedByRook) |
 160                                                   (pos.pieces(WHITE, ROOK) & threatenedByMinor) |
 161                                                   (pos.pieces(WHITE, KNIGHT, BISHOP) & threatenedByPawn))
 162                                                : ((pos.pieces(BLACK, QUEEN) & threatenedByRook) |
 163                                                   (pos.pieces(BLACK, ROOK) & threatenedByMinor) |
 164                                                   (pos.pieces(BLACK, KNIGHT, BISHOP) & threatenedByPawn));
 165   }
 166   else
 167   {
 168       // Silence unused variable warning
 169       (void) threatened;
 170       (void) threatenedByPawn;
 171       (void) threatenedByMinor;
 172       (void) threatenedByRook;
 173   }
 174
 175   for (auto& m : *this)
 176       if constexpr (Type == CAPTURES)
 177           m.value =  6 * int(PieceValue[MG][pos.piece_on(to_sq(m))])
 178                    +     (*captureHistory)[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)][type_of(pos.piece_on(to_sq(m)))];
 179
 180       else if constexpr (Type == QUIETS)
 181           m.value =      (*mainHistory)[pos.side_to_move()][from_to(m)]
 182                    + 2 * (*continuationHistory[0])[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)]
 183                    +     (*continuationHistory[1])[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)]
 184                    +     (*continuationHistory[3])[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)]
 185                    +     (*continuationHistory[5])[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)]
 186                    +     (threatened & from_sq(m) ?
 187                            (type_of(pos.piece_on(from_sq(m))) == QUEEN && !(to_sq(m) & threatenedByRook)  ? 50000
 188                           : type_of(pos.piece_on(from_sq(m))) == ROOK  && !(to_sq(m) & threatenedByMinor) ? 25000
 189                           :                                               !(to_sq(m) & threatenedByPawn)  ? 15000
 190                           :                                                                                 0)
 191                           :                                                                                 0);
 192
 193       else // Type == EVASIONS
 194       {
 195           if (pos.capture(m))
 196               m.value =  PieceValue[MG][pos.piece_on(to_sq(m))]
 197                        - Value(type_of(pos.moved_piece(m)));
 198           else
 199               m.value =      (*mainHistory)[pos.side_to_move()][from_to(m)]
 200                        + 2 * (*continuationHistory[0])[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)]
 201                        - (1 << 28);
 202       }
 203 }
 204
 205 /// MovePicker::select() returns the next move satisfying a predicate function.
 206 /// It never returns the TT move.
 207 template<MovePicker::PickType T, typename Pred>
 208 Move MovePicker::select(Pred filter) {
 209
 210   while (cur < endMoves)
 211   {
 212       if (T == Best)
 213           std::swap(*cur, *std::max_element(cur, endMoves));
 214
 215       if (*cur != ttMove && filter())
 216           return *cur++;
 217
 218       cur++;
 219   }
 220   return MOVE_NONE;
 221 }
 222
 223 /// MovePicker::next_move() is the most important method of the MovePicker class. It
 224 /// returns a new pseudo-legal move every time it is called until there are no more
 225 /// moves left, picking the move with the highest score from a list of generated moves.
 226 Move MovePicker::next_move(bool skipQuiets) {
 227
 228 top:
 229   switch (stage) {
 230
 231   case MAIN_TT:
 232   case EVASION_TT:
 233   case QSEARCH_TT:
 234   case PROBCUT_TT:
 235       ++stage;
 236       return ttMove;
 237
 238   case CAPTURE_INIT:
 239   case PROBCUT_INIT:
 240   case QCAPTURE_INIT:
 241       cur = endBadCaptures = moves;
 242       endMoves = generate<CAPTURES>(pos, cur);
 243
 244       score<CAPTURES>();
 245       partial_insertion_sort(cur, endMoves, -3000 * depth);
 246       ++stage;
 247       goto top;
 248
 249   case GOOD_CAPTURE:
 250       if (select<Next>([&](){
 251                        return pos.see_ge(*cur, Value(-69 * cur->value / 1024)) ?
 252                               // Move losing capture to endBadCaptures to be tried later
 253                               true : (*endBadCaptures++ = *cur, false); }))
 254           return *(cur - 1);
 255
 256       // Prepare the pointers to loop over the refutations array
 257       cur = std::begin(refutations);
 258       endMoves = std::end(refutations);
 259
 260       // If the countermove is the same as a killer, skip it
 261       if (   refutations[0].move == refutations[2].move
 262           || refutations[1].move == refutations[2].move)
 263           --endMoves;
 264
 265       ++stage;
 266       [[fallthrough]];
 267
 268   case REFUTATION:
 269       if (select<Next>([&](){ return    *cur != MOVE_NONE
 270                                     && !pos.capture(*cur)
 271                                     &&  pos.pseudo_legal(*cur); }))
 272           return *(cur - 1);
 273       ++stage;
 274       [[fallthrough]];
 275
 276   case QUIET_INIT:
 277       if (!skipQuiets)
 278       {
 279           cur = endBadCaptures;
 280           endMoves = generate<QUIETS>(pos, cur);
 281
 282           score<QUIETS>();
 283           partial_insertion_sort(cur, endMoves, -3000 * depth);
 284       }
 285
 286       ++stage;
 287       [[fallthrough]];
 288
 289   case QUIET:
 290       if (   !skipQuiets
 291           && select<Next>([&](){return   *cur != refutations[0].move
 292                                       && *cur != refutations[1].move
 293                                       && *cur != refutations[2].move;}))
 294           return *(cur - 1);
 295
 296       // Prepare the pointers to loop over the bad captures
 297       cur = moves;
 298       endMoves = endBadCaptures;
 299
 300       ++stage;
 301       [[fallthrough]];
 302
 303   case BAD_CAPTURE:
 304       return select<Next>([](){ return true; });
 305
 306   case EVASION_INIT:
 307       cur = moves;
 308       endMoves = generate<EVASIONS>(pos, cur);
 309
 310       score<EVASIONS>();
 311       ++stage;
 312       [[fallthrough]];
 313
 314   case EVASION:
 315       return select<Best>([](){ return true; });
 316
 317   case PROBCUT:
 318       return select<Next>([&](){ return pos.see_ge(*cur, threshold); });
 319
 320   case QCAPTURE:
 321       if (select<Next>([&](){ return   depth > DEPTH_QS_RECAPTURES
 322                                     || to_sq(*cur) == recaptureSquare; }))
 323           return *(cur - 1);
 324
 325       // If we did not find any move and we do not try checks, we have finished
 326       if (depth != DEPTH_QS_CHECKS)
 327           return MOVE_NONE;
 328
 329       ++stage;
 330       [[fallthrough]];
 331
 332   case QCHECK_INIT:
 333       cur = moves;
 334       endMoves = generate<QUIET_CHECKS>(pos, cur);
 335
 336       ++stage;
 337       [[fallthrough]];
 338
 339   case QCHECK:
 340       return select<Next>([](){ return true; });
 341   }
 342
 343   assert(false);
 344   return MOVE_NONE; // Silence warning
 345 }
 346
 347 } // namespace Stockfish