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     // generate main search moves
  35     MAIN_TT,
  36     CAPTURE_INIT,
  37     GOOD_CAPTURE,
  38     REFUTATION,
  39     QUIET_INIT,
  40     QUIET,
  41     BAD_CAPTURE,
  42
  43     // generate evasion moves
  44     EVASION_TT,
  45     EVASION_INIT,
  46     EVASION,
  47
  48     // generate probcut moves
  49     PROBCUT_TT,
  50     PROBCUT_INIT,
  51     PROBCUT,
  52
  53     // generate qsearch moves
  54     QSEARCH_TT,
  55     QCAPTURE_INIT,
  56     QCAPTURE,
  57     QCHECK_INIT,
  58     QCHECK
  59 };
  60
  61 // partial_insertion_sort() sorts moves in descending order up to and including
  62 // a given limit. The order of moves smaller than the limit is left unspecified.
  63 void partial_insertion_sort(ExtMove* begin, ExtMove* end, int limit) {
  64
  65     for (ExtMove *sortedEnd = begin, *p = begin + 1; p < end; ++p)
  66         if (p->value >= limit)
  67         {
  68             ExtMove tmp = *p, *q;
  69             *p          = *++sortedEnd;
  70             for (q = sortedEnd; q != begin && *(q - 1) < tmp; --q)
  71                 *q = *(q - 1);
  72             *q = tmp;
  73         }
  74 }
  75
  76 }  // namespace
  77
  78
  79 // Constructors of the MovePicker class. As arguments, we pass information
  80 // to help it return the (presumably) good moves first, to decide which
  81 // moves to return (in the quiescence search, for instance, we only want to
  82 // search captures, promotions, and some checks) and how important a good
  83 // move ordering is at the current node.
  84
  85 // MovePicker constructor for the main search
  86 MovePicker::MovePicker(const Position&              p,
  87                        Move                         ttm,
  88                        Depth                        d,
  89                        const ButterflyHistory*      mh,
  90                        const CapturePieceToHistory* cph,
  91                        const PieceToHistory**       ch,
  92                        Move                         cm,
  93                        const Move*                  killers) :
  94     pos(p),
  95     mainHistory(mh),
  96     captureHistory(cph),
  97     continuationHistory(ch),
  98     ttMove(ttm),
  99     refutations{{killers[0], 0}, {killers[1], 0}, {cm, 0}},
 100     depth(d) {
 101     assert(d > 0);
 102
 103     stage = (pos.checkers() ? EVASION_TT : MAIN_TT) + !(ttm && pos.pseudo_legal(ttm));
 104 }
 105
 106 // MovePicker constructor for quiescence search
 107 MovePicker::MovePicker(const Position&              p,
 108                        Move                         ttm,
 109                        Depth                        d,
 110                        const ButterflyHistory*      mh,
 111                        const CapturePieceToHistory* cph,
 112                        const PieceToHistory**       ch,
 113                        Square                       rs) :
 114     pos(p),
 115     mainHistory(mh),
 116     captureHistory(cph),
 117     continuationHistory(ch),
 118     ttMove(ttm),
 119     recaptureSquare(rs),
 120     depth(d) {
 121     assert(d <= 0);
 122
 123     stage = (pos.checkers() ? EVASION_TT : QSEARCH_TT) + !(ttm && pos.pseudo_legal(ttm));
 124 }
 125
 126 // MovePicker constructor for ProbCut: we generate captures with SEE greater
 127 // than or equal to the given threshold.
 128 MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Value th, const CapturePieceToHistory* cph) :
 129     pos(p),
 130     captureHistory(cph),
 131     ttMove(ttm),
 132     threshold(th) {
 133     assert(!pos.checkers());
 134
 135     stage = PROBCUT_TT
 136           + !(ttm && pos.capture_stage(ttm) && pos.pseudo_legal(ttm) && pos.see_ge(ttm, threshold));
 137 }
 138
 139 // MovePicker::score() assigns a numerical value to each move in a list, used
 140 // for sorting. Captures are ordered by Most Valuable Victim (MVV), preferring
 141 // captures with a good history. Quiets moves are ordered using the history tables.
 142 template<GenType Type>
 143 void MovePicker::score() {
 144
 145     static_assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == EVASIONS, "Wrong type");
 146
 147     [[maybe_unused]] Bitboard threatenedByPawn, threatenedByMinor, threatenedByRook,
 148       threatenedPieces;
 149     if constexpr (Type == QUIETS)
 150     {
 151         Color us = pos.side_to_move();
 152
 153         threatenedByPawn = pos.attacks_by<PAWN>(~us);
 154         threatenedByMinor =
 155           pos.attacks_by<KNIGHT>(~us) | pos.attacks_by<BISHOP>(~us) | threatenedByPawn;
 156         threatenedByRook = pos.attacks_by<ROOK>(~us) | threatenedByMinor;
 157
 158         // Pieces threatened by pieces of lesser material value
 159         threatenedPieces = (pos.pieces(us, QUEEN) & threatenedByRook)
 160                          | (pos.pieces(us, ROOK) & threatenedByMinor)
 161                          | (pos.pieces(us, KNIGHT, BISHOP) & threatenedByPawn);
 162     }
 163
 164     for (auto& m : *this)
 165         if constexpr (Type == CAPTURES)
 166             m.value =
 167               (7 * int(PieceValue[pos.piece_on(to_sq(m))])
 168                + (*captureHistory)[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)][type_of(pos.piece_on(to_sq(m)))])
 169               / 16;
 170
 171         else if constexpr (Type == QUIETS)
 172         {
 173             Piece     pc   = pos.moved_piece(m);
 174             PieceType pt   = type_of(pos.moved_piece(m));
 175             Square    from = from_sq(m);
 176             Square    to   = to_sq(m);
 177
 178             // histories
 179             m.value = 2 * (*mainHistory)[pos.side_to_move()][from_to(m)];
 180             m.value += 2 * (*continuationHistory[0])[pc][to];
 181             m.value += (*continuationHistory[1])[pc][to];
 182             m.value += (*continuationHistory[2])[pc][to] / 4;
 183             m.value += (*continuationHistory[3])[pc][to];
 184             m.value += (*continuationHistory[5])[pc][to];
 185
 186             // bonus for checks
 187             m.value += bool(pos.check_squares(pt) & to) * 16384;
 188
 189             // bonus for escaping from capture
 190             m.value += threatenedPieces & from ? (pt == QUEEN && !(to & threatenedByRook)   ? 50000
 191                                                   : pt == ROOK && !(to & threatenedByMinor) ? 25000
 192                                                   : !(to & threatenedByPawn)                ? 15000
 193                                                                                             : 0)
 194                                                : 0;
 195
 196             // malus for putting piece en prise
 197             m.value -= !(threatenedPieces & from)
 198                        ? (pt == QUEEN ? bool(to & threatenedByRook) * 50000
 199                                           + bool(to & threatenedByMinor) * 10000
 200                                           + bool(to & threatenedByPawn) * 20000
 201                           : pt == ROOK ? bool(to & threatenedByMinor) * 25000
 202                                            + bool(to & threatenedByPawn) * 10000
 203                           : pt != PAWN ? bool(to & threatenedByPawn) * 15000
 204                                        : 0)
 205                        : 0;
 206         }
 207
 208         else  // Type == EVASIONS
 209         {
 210             if (pos.capture_stage(m))
 211                 m.value = PieceValue[pos.piece_on(to_sq(m))] - Value(type_of(pos.moved_piece(m)))
 212                         + (1 << 28);
 213             else
 214                 m.value = (*mainHistory)[pos.side_to_move()][from_to(m)]
 215                         + (*continuationHistory[0])[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)];
 216         }
 217 }
 218
 219 // MovePicker::select() returns the next move satisfying a predicate function.
 220 // It never returns the TT move.
 221 template<MovePicker::PickType T, typename Pred>
 222 Move MovePicker::select(Pred filter) {
 223
 224     while (cur < endMoves)
 225     {
 226         if constexpr (T == Best)
 227             std::swap(*cur, *std::max_element(cur, endMoves));
 228
 229         if (*cur != ttMove && filter())
 230             return *cur++;
 231
 232         cur++;
 233     }
 234     return MOVE_NONE;
 235 }
 236
 237 // MovePicker::next_move() is the most important method of the MovePicker class. It
 238 // returns a new pseudo-legal move every time it is called until there are no more
 239 // moves left, picking the move with the highest score from a list of generated moves.
 240 Move MovePicker::next_move(bool skipQuiets) {
 241
 242 top:
 243     switch (stage)
 244     {
 245
 246     case MAIN_TT :
 247     case EVASION_TT :
 248     case QSEARCH_TT :
 249     case PROBCUT_TT :
 250         ++stage;
 251         return ttMove;
 252
 253     case CAPTURE_INIT :
 254     case PROBCUT_INIT :
 255     case QCAPTURE_INIT :
 256         cur = endBadCaptures = moves;
 257         endMoves             = generate<CAPTURES>(pos, cur);
 258
 259         score<CAPTURES>();
 260         partial_insertion_sort(cur, endMoves, std::numeric_limits<int>::min());
 261         ++stage;
 262         goto top;
 263
 264     case GOOD_CAPTURE :
 265         if (select<Next>([&]() {
 266                 return pos.see_ge(*cur, Value(-cur->value))
 267                        ?
 268                        // Move losing capture to endBadCaptures to be tried later
 269                          true
 270                        : (*endBadCaptures++ = *cur, false);
 271             }))
 272             return *(cur - 1);
 273
 274         // Prepare the pointers to loop over the refutations array
 275         cur      = std::begin(refutations);
 276         endMoves = std::end(refutations);
 277
 278         // If the countermove is the same as a killer, skip it
 279         if (refutations[0].move == refutations[2].move
 280             || refutations[1].move == refutations[2].move)
 281             --endMoves;
 282
 283         ++stage;
 284         [[fallthrough]];
 285
 286     case REFUTATION :
 287         if (select<Next>([&]() {
 288                 return *cur != MOVE_NONE && !pos.capture_stage(*cur) && pos.pseudo_legal(*cur);
 289             }))
 290             return *(cur - 1);
 291         ++stage;
 292         [[fallthrough]];
 293
 294     case QUIET_INIT :
 295         if (!skipQuiets)
 296         {
 297             cur      = endBadCaptures;
 298             endMoves = generate<QUIETS>(pos, cur);
 299
 300             score<QUIETS>();
 301             partial_insertion_sort(cur, endMoves, -3000 * depth);
 302         }
 303
 304         ++stage;
 305         [[fallthrough]];
 306
 307     case QUIET :
 308         if (!skipQuiets && select<Next>([&]() {
 309                 return *cur != refutations[0].move && *cur != refutations[1].move
 310                     && *cur != refutations[2].move;
 311             }))
 312             return *(cur - 1);
 313
 314         // Prepare the pointers to loop over the bad captures
 315         cur      = moves;
 316         endMoves = endBadCaptures;
 317
 318         ++stage;
 319         [[fallthrough]];
 320
 321     case BAD_CAPTURE :
 322         return select<Next>([]() { return true; });
 323
 324     case EVASION_INIT :
 325         cur      = moves;
 326         endMoves = generate<EVASIONS>(pos, cur);
 327
 328         score<EVASIONS>();
 329         ++stage;
 330         [[fallthrough]];
 331
 332     case EVASION :
 333         return select<Best>([]() { return true; });
 334
 335     case PROBCUT :
 336         return select<Next>([&]() { return pos.see_ge(*cur, threshold); });
 337
 338     case QCAPTURE :
 339         if (select<Next>(
 340               [&]() { return depth > DEPTH_QS_RECAPTURES || to_sq(*cur) == recaptureSquare; }))
 341             return *(cur - 1);
 342
 343         // If we did not find any move and we do not try checks, we have finished
 344         if (depth != DEPTH_QS_CHECKS)
 345             return MOVE_NONE;
 346
 347         ++stage;
 348         [[fallthrough]];
 349
 350     case QCHECK_INIT :
 351         cur      = moves;
 352         endMoves = generate<QUIET_CHECKS>(pos, cur);
 353
 354         ++stage;
 355         [[fallthrough]];
 356
 357     case QCHECK :
 358         return select<Next>([]() { return true; });
 359     }
 360
 361     assert(false);
 362     return MOVE_NONE;  // Silence warning
 363 }
 364
 365 }  // namespace Stockfish