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) 2004-2023 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 "movepick.h"
  20
  21 #include <algorithm>
  22 #include <cassert>
  23 #include <iterator>
  24 #include <utility>
  25
  26 #include "bitboard.h"
  27 #include "position.h"
  28
  29 namespace Stockfish {
  30
  31 namespace {
  32
  33   enum Stages {
  34     MAIN_TT, CAPTURE_INIT, GOOD_CAPTURE, REFUTATION, QUIET_INIT, QUIET, BAD_CAPTURE,
  35     EVASION_TT, EVASION_INIT, EVASION,
  36     PROBCUT_TT, PROBCUT_INIT, PROBCUT,
  37     QSEARCH_TT, QCAPTURE_INIT, QCAPTURE, QCHECK_INIT, QCHECK
  38   };
  39
  40   // partial_insertion_sort() sorts moves in descending order up to and including
  41   // a given limit. The order of moves smaller than the limit is left unspecified.
  42   void partial_insertion_sort(ExtMove* begin, ExtMove* end, int limit) {
  43
  44     for (ExtMove *sortedEnd = begin, *p = begin + 1; p < end; ++p)
  45         if (p->value >= limit)
  46         {
  47             ExtMove tmp = *p, *q;
  48             *p = *++sortedEnd;
  49             for (q = sortedEnd; q != begin && *(q - 1) < tmp; --q)
  50                 *q = *(q - 1);
  51             *q = tmp;
  52         }
  53   }
  54
  55 } // namespace
  56
  57
  58 /// Constructors of the MovePicker class. As arguments, we pass information
  59 /// to help it return the (presumably) good moves first, to decide which
  60 /// moves to return (in the quiescence search, for instance, we only want to
  61 /// search captures, promotions, and some checks) and how important a good
  62 /// move ordering is at the current node.
  63
  64 /// MovePicker constructor for the main search
  65 MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Depth d, const ButterflyHistory* mh,
  66                                                              const CapturePieceToHistory* cph,
  67                                                              const PieceToHistory** ch,
  68                                                              Move cm,
  69                                                              const Move* killers)
  70            : pos(p), mainHistory(mh), captureHistory(cph), continuationHistory(ch),
  71              ttMove(ttm), refutations{{killers[0], 0}, {killers[1], 0}, {cm, 0}}, depth(d)
  72 {
  73   assert(d > 0);
  74
  75   stage = (pos.checkers() ? EVASION_TT : MAIN_TT) +
  76           !(ttm && pos.pseudo_legal(ttm));
  77 }
  78
  79 /// MovePicker constructor for quiescence search
  80 MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Depth d, const ButterflyHistory* mh,
  81                                                              const CapturePieceToHistory* cph,
  82                                                              const PieceToHistory** ch,
  83                                                              Square rs)
  84            : pos(p), mainHistory(mh), captureHistory(cph), continuationHistory(ch), ttMove(ttm), recaptureSquare(rs), depth(d)
  85 {
  86   assert(d <= 0);
  87
  88   stage = (pos.checkers() ? EVASION_TT : QSEARCH_TT) +
  89           !(   ttm
  90             && pos.pseudo_legal(ttm));
  91 }
  92
  93 /// MovePicker constructor for ProbCut: we generate captures with SEE greater
  94 /// than or equal to the given threshold.
  95 MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Value th, const CapturePieceToHistory* cph)
  96            : pos(p), captureHistory(cph), ttMove(ttm), threshold(th)
  97 {
  98   assert(!pos.checkers());
  99
 100   stage = PROBCUT_TT + !(ttm && pos.capture_stage(ttm)
 101                              && pos.pseudo_legal(ttm)
 102                              && pos.see_ge(ttm, threshold));
 103 }
 104
 105 /// MovePicker::score() assigns a numerical value to each move in a list, used
 106 /// for sorting. Captures are ordered by Most Valuable Victim (MVV), preferring
 107 /// captures with a good history. Quiets moves are ordered using the history tables.
 108 template<GenType Type>
 109 void MovePicker::score() {
 110
 111   static_assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == EVASIONS, "Wrong type");
 112
 113   [[maybe_unused]] Bitboard threatenedByPawn, threatenedByMinor, threatenedByRook, threatenedPieces;
 114   if constexpr (Type == QUIETS)
 115   {
 116       Color us = pos.side_to_move();
 117
 118       threatenedByPawn  = pos.attacks_by<PAWN>(~us);
 119       threatenedByMinor = pos.attacks_by<KNIGHT>(~us) | pos.attacks_by<BISHOP>(~us) | threatenedByPawn;
 120       threatenedByRook  = pos.attacks_by<ROOK>(~us) | threatenedByMinor;
 121
 122       // Pieces threatened by pieces of lesser material value
 123       threatenedPieces = (pos.pieces(us, QUEEN) & threatenedByRook)
 124                        | (pos.pieces(us, ROOK)  & threatenedByMinor)
 125                        | (pos.pieces(us, KNIGHT, BISHOP) & threatenedByPawn);
 126   }
 127
 128   for (auto& m : *this)
 129       if constexpr (Type == CAPTURES)
 130           m.value =  (7 * int(PieceValue[pos.piece_on(to_sq(m))])
 131                    + (*captureHistory)[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)][type_of(pos.piece_on(to_sq(m)))]) / 16;
 132
 133       else if constexpr (Type == QUIETS)
 134       {
 135           Piece     pc   = pos.moved_piece(m);
 136           PieceType pt   = type_of(pos.moved_piece(m));
 137           Square    from = from_sq(m);
 138           Square    to   = to_sq(m);
 139
 140           // histories
 141           m.value =  2 * (*mainHistory)[pos.side_to_move()][from_to(m)];
 142           m.value += 2 * (*continuationHistory[0])[pc][to];
 143           m.value +=     (*continuationHistory[1])[pc][to];
 144           m.value +=     (*continuationHistory[3])[pc][to];
 145           m.value +=     (*continuationHistory[5])[pc][to];
 146
 147           // bonus for checks
 148           m.value += bool(pos.check_squares(pt) & to) * 16384;
 149
 150           // bonus for escaping from capture
 151           m.value += threatenedPieces & from ?
 152                        (pt == QUEEN && !(to & threatenedByRook)  ? 50000
 153                       : pt == ROOK  && !(to & threatenedByMinor) ? 25000
 154                       :                !(to & threatenedByPawn)  ? 15000
 155                       :                                            0 )
 156                       :                                            0 ;
 157
 158           // malus for putting piece en prise
 159           m.value -= !(threatenedPieces & from) ?
 160                         (pt == QUEEN ?   bool(to & threatenedByRook)  * 50000
 161                                        + bool(to & threatenedByMinor) * 10000
 162                                        + bool(to & threatenedByPawn)  * 20000
 163                        : pt == ROOK  ?   bool(to & threatenedByMinor) * 25000
 164                                        + bool(to & threatenedByPawn)  * 10000
 165                        : pt != PAWN ?    bool(to & threatenedByPawn)  * 15000
 166                        :                                                0 )
 167                        :                                                0 ;
 168       }
 169
 170       else // Type == EVASIONS
 171       {
 172           if (pos.capture_stage(m))
 173               m.value =  PieceValue[pos.piece_on(to_sq(m))]
 174                        - Value(type_of(pos.moved_piece(m)))
 175                        + (1 << 28);
 176           else
 177               m.value =  (*mainHistory)[pos.side_to_move()][from_to(m)]
 178                        + (*continuationHistory[0])[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)];
 179       }
 180 }
 181
 182 /// MovePicker::select() returns the next move satisfying a predicate function.
 183 /// It never returns the TT move.
 184 template<MovePicker::PickType T, typename Pred>
 185 Move MovePicker::select(Pred filter) {
 186
 187   while (cur < endMoves)
 188   {
 189       if constexpr (T == Best)
 190           std::swap(*cur, *std::max_element(cur, endMoves));
 191
 192       if (*cur != ttMove && filter())
 193           return *cur++;
 194
 195       cur++;
 196   }
 197   return MOVE_NONE;
 198 }
 199
 200 /// MovePicker::next_move() is the most important method of the MovePicker class. It
 201 /// returns a new pseudo-legal move every time it is called until there are no more
 202 /// moves left, picking the move with the highest score from a list of generated moves.
 203 Move MovePicker::next_move(bool skipQuiets) {
 204
 205 top:
 206   switch (stage) {
 207
 208   case MAIN_TT:
 209   case EVASION_TT:
 210   case QSEARCH_TT:
 211   case PROBCUT_TT:
 212       ++stage;
 213       return ttMove;
 214
 215   case CAPTURE_INIT:
 216   case PROBCUT_INIT:
 217   case QCAPTURE_INIT:
 218       cur = endBadCaptures = moves;
 219       endMoves = generate<CAPTURES>(pos, cur);
 220
 221       score<CAPTURES>();
 222       partial_insertion_sort(cur, endMoves, std::numeric_limits<int>::min());
 223       ++stage;
 224       goto top;
 225
 226   case GOOD_CAPTURE:
 227       if (select<Next>([&](){
 228                        return pos.see_ge(*cur, Value(-cur->value)) ?
 229                               // Move losing capture to endBadCaptures to be tried later
 230                               true : (*endBadCaptures++ = *cur, false); }))
 231           return *(cur - 1);
 232
 233       // Prepare the pointers to loop over the refutations array
 234       cur = std::begin(refutations);
 235       endMoves = std::end(refutations);
 236
 237       // If the countermove is the same as a killer, skip it
 238       if (   refutations[0].move == refutations[2].move
 239           || refutations[1].move == refutations[2].move)
 240           --endMoves;
 241
 242       ++stage;
 243       [[fallthrough]];
 244
 245   case REFUTATION:
 246       if (select<Next>([&](){ return    *cur != MOVE_NONE
 247                                     && !pos.capture_stage(*cur)
 248                                     &&  pos.pseudo_legal(*cur); }))
 249           return *(cur - 1);
 250       ++stage;
 251       [[fallthrough]];
 252
 253   case QUIET_INIT:
 254       if (!skipQuiets)
 255       {
 256           cur = endBadCaptures;
 257           endMoves = generate<QUIETS>(pos, cur);
 258
 259           score<QUIETS>();
 260           partial_insertion_sort(cur, endMoves, -3000 * depth);
 261       }
 262
 263       ++stage;
 264       [[fallthrough]];
 265
 266   case QUIET:
 267       if (   !skipQuiets
 268           && select<Next>([&](){return   *cur != refutations[0].move
 269                                       && *cur != refutations[1].move
 270                                       && *cur != refutations[2].move;}))
 271           return *(cur - 1);
 272
 273       // Prepare the pointers to loop over the bad captures
 274       cur = moves;
 275       endMoves = endBadCaptures;
 276
 277       ++stage;
 278       [[fallthrough]];
 279
 280   case BAD_CAPTURE:
 281       return select<Next>([](){ return true; });
 282
 283   case EVASION_INIT:
 284       cur = moves;
 285       endMoves = generate<EVASIONS>(pos, cur);
 286
 287       score<EVASIONS>();
 288       ++stage;
 289       [[fallthrough]];
 290
 291   case EVASION:
 292       return select<Best>([](){ return true; });
 293
 294   case PROBCUT:
 295       return select<Next>([&](){ return pos.see_ge(*cur, threshold); });
 296
 297   case QCAPTURE:
 298       if (select<Next>([&](){ return   depth > DEPTH_QS_RECAPTURES
 299                                     || to_sq(*cur) == recaptureSquare; }))
 300           return *(cur - 1);
 301
 302       // If we did not find any move and we do not try checks, we have finished
 303       if (depth != DEPTH_QS_CHECKS)
 304           return MOVE_NONE;
 305
 306       ++stage;
 307       [[fallthrough]];
 308
 309   case QCHECK_INIT:
 310       cur = moves;
 311       endMoves = generate<QUIET_CHECKS>(pos, cur);
 312
 313       ++stage;
 314       [[fallthrough]];
 315
 316   case QCHECK:
 317       return select<Next>([](){ return true; });
 318   }
 319
 320   assert(false);
 321   return MOVE_NONE; // Silence warning
 322 }
 323
 324 } // namespace Stockfish