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 // Sort 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                        const PawnHistory*           ph,
  93                        Move                         cm,
  94                        const Move*                  killers) :
  95     pos(p),
  96     mainHistory(mh),
  97     captureHistory(cph),
  98     continuationHistory(ch),
  99     pawnHistory(ph),
 100     ttMove(ttm),
 101     refutations{{killers[0], 0}, {killers[1], 0}, {cm, 0}},
 102     depth(d) {
 103     assert(d > 0);
 104
 105     stage = (pos.checkers() ? EVASION_TT : MAIN_TT) + !(ttm && pos.pseudo_legal(ttm));
 106 }
 107
 108 // Constructor for quiescence search
 109 MovePicker::MovePicker(const Position&              p,
 110                        Move                         ttm,
 111                        Depth                        d,
 112                        const ButterflyHistory*      mh,
 113                        const CapturePieceToHistory* cph,
 114                        const PieceToHistory**       ch,
 115                        const PawnHistory*           ph) :
 116     pos(p),
 117     mainHistory(mh),
 118     captureHistory(cph),
 119     continuationHistory(ch),
 120     pawnHistory(ph),
 121     ttMove(ttm),
 122     depth(d) {
 123     assert(d <= 0);
 124
 125     stage = (pos.checkers() ? EVASION_TT : QSEARCH_TT) + !(ttm && pos.pseudo_legal(ttm));
 126 }
 127
 128 // Constructor for ProbCut: we generate captures with SEE greater
 129 // than or equal to the given threshold.
 130 MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Value th, const CapturePieceToHistory* cph) :
 131     pos(p),
 132     captureHistory(cph),
 133     ttMove(ttm),
 134     threshold(th) {
 135     assert(!pos.checkers());
 136
 137     stage = PROBCUT_TT
 138           + !(ttm && pos.capture_stage(ttm) && pos.pseudo_legal(ttm) && pos.see_ge(ttm, threshold));
 139 }
 140
 141 // Assigns a numerical value to each move in a list, used
 142 // for sorting. Captures are ordered by Most Valuable Victim (MVV), preferring
 143 // captures with a good history. Quiets moves are ordered using the history tables.
 144 template<GenType Type>
 145 void MovePicker::score() {
 146
 147     static_assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == EVASIONS, "Wrong type");
 148
 149     [[maybe_unused]] Bitboard threatenedByPawn, threatenedByMinor, threatenedByRook,
 150       threatenedPieces;
 151     if constexpr (Type == QUIETS)
 152     {
 153         Color us = pos.side_to_move();
 154
 155         threatenedByPawn = pos.attacks_by<PAWN>(~us);
 156         threatenedByMinor =
 157           pos.attacks_by<KNIGHT>(~us) | pos.attacks_by<BISHOP>(~us) | threatenedByPawn;
 158         threatenedByRook = pos.attacks_by<ROOK>(~us) | threatenedByMinor;
 159
 160         // Pieces threatened by pieces of lesser material value
 161         threatenedPieces = (pos.pieces(us, QUEEN) & threatenedByRook)
 162                          | (pos.pieces(us, ROOK) & threatenedByMinor)
 163                          | (pos.pieces(us, KNIGHT, BISHOP) & threatenedByPawn);
 164     }
 165
 166     for (auto& m : *this)
 167         if constexpr (Type == CAPTURES)
 168             m.value =
 169               (7 * int(PieceValue[pos.piece_on(to_sq(m))])
 170                + (*captureHistory)[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)][type_of(pos.piece_on(to_sq(m)))])
 171               / 16;
 172
 173         else if constexpr (Type == QUIETS)
 174         {
 175             Piece     pc   = pos.moved_piece(m);
 176             PieceType pt   = type_of(pos.moved_piece(m));
 177             Square    from = from_sq(m);
 178             Square    to   = to_sq(m);
 179
 180             // histories
 181             m.value = 2 * (*mainHistory)[pos.side_to_move()][from_to(m)];
 182             m.value += 2 * (*pawnHistory)[pawn_structure(pos)][pc][to];
 183             m.value += 2 * (*continuationHistory[0])[pc][to];
 184             m.value += (*continuationHistory[1])[pc][to];
 185             m.value += (*continuationHistory[2])[pc][to] / 4;
 186             m.value += (*continuationHistory[3])[pc][to];
 187             m.value += (*continuationHistory[5])[pc][to];
 188
 189             // bonus for checks
 190             m.value += bool(pos.check_squares(pt) & to) * 16384;
 191
 192             // bonus for escaping from capture
 193             m.value += threatenedPieces & from ? (pt == QUEEN && !(to & threatenedByRook)   ? 50000
 194                                                   : pt == ROOK && !(to & threatenedByMinor) ? 25000
 195                                                   : !(to & threatenedByPawn)                ? 15000
 196                                                                                             : 0)
 197                                                : 0;
 198
 199             // malus for putting piece en prise
 200             m.value -= !(threatenedPieces & from)
 201                        ? (pt == QUEEN ? bool(to & threatenedByRook) * 50000
 202                                           + bool(to & threatenedByMinor) * 10000
 203                                           + bool(to & threatenedByPawn) * 20000
 204                           : pt == ROOK ? bool(to & threatenedByMinor) * 25000
 205                                            + bool(to & threatenedByPawn) * 10000
 206                           : pt != PAWN ? bool(to & threatenedByPawn) * 15000
 207                                        : 0)
 208                        : 0;
 209         }
 210
 211         else  // Type == EVASIONS
 212         {
 213             if (pos.capture_stage(m))
 214                 m.value = PieceValue[pos.piece_on(to_sq(m))] - Value(type_of(pos.moved_piece(m)))
 215                         + (1 << 28);
 216             else
 217                 m.value = (*mainHistory)[pos.side_to_move()][from_to(m)]
 218                         + (*continuationHistory[0])[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)]
 219                         + (*pawnHistory)[pawn_structure(pos)][pos.moved_piece(m)][to_sq(m)];
 220         }
 221 }
 222
 223 // Returns the next move satisfying a predicate function.
 224 // It never returns the TT move.
 225 template<MovePicker::PickType T, typename Pred>
 226 Move MovePicker::select(Pred filter) {
 227
 228     while (cur < endMoves)
 229     {
 230         if constexpr (T == Best)
 231             std::swap(*cur, *std::max_element(cur, endMoves));
 232
 233         if (*cur != ttMove && filter())
 234             return *cur++;
 235
 236         cur++;
 237     }
 238     return MOVE_NONE;
 239 }
 240
 241 // Most important method of the MovePicker class. It
 242 // returns a new pseudo-legal move every time it is called until there are no more
 243 // moves left, picking the move with the highest score from a list of generated moves.
 244 Move MovePicker::next_move(bool skipQuiets) {
 245
 246 top:
 247     switch (stage)
 248     {
 249
 250     case MAIN_TT :
 251     case EVASION_TT :
 252     case QSEARCH_TT :
 253     case PROBCUT_TT :
 254         ++stage;
 255         return ttMove;
 256
 257     case CAPTURE_INIT :
 258     case PROBCUT_INIT :
 259     case QCAPTURE_INIT :
 260         cur = endBadCaptures = moves;
 261         endMoves             = generate<CAPTURES>(pos, cur);
 262
 263         score<CAPTURES>();
 264         partial_insertion_sort(cur, endMoves, std::numeric_limits<int>::min());
 265         ++stage;
 266         goto top;
 267
 268     case GOOD_CAPTURE :
 269         if (select<Next>([&]() {
 270                 // Move losing capture to endBadCaptures to be tried later
 271                 return pos.see_ge(*cur, Value(-cur->value)) ? true
 272                                                             : (*endBadCaptures++ = *cur, false);
 273             }))
 274             return *(cur - 1);
 275
 276         // Prepare the pointers to loop over the refutations array
 277         cur      = std::begin(refutations);
 278         endMoves = std::end(refutations);
 279
 280         // If the countermove is the same as a killer, skip it
 281         if (refutations[0].move == refutations[2].move
 282             || refutations[1].move == refutations[2].move)
 283             --endMoves;
 284
 285         ++stage;
 286         [[fallthrough]];
 287
 288     case REFUTATION :
 289         if (select<Next>([&]() {
 290                 return *cur != MOVE_NONE && !pos.capture_stage(*cur) && pos.pseudo_legal(*cur);
 291             }))
 292             return *(cur - 1);
 293         ++stage;
 294         [[fallthrough]];
 295
 296     case QUIET_INIT :
 297         if (!skipQuiets)
 298         {
 299             cur      = endBadCaptures;
 300             endMoves = generate<QUIETS>(pos, cur);
 301
 302             score<QUIETS>();
 303             partial_insertion_sort(cur, endMoves, -1960 - 3130 * depth);
 304         }
 305
 306         ++stage;
 307         [[fallthrough]];
 308
 309     case QUIET :
 310         if (!skipQuiets && select<Next>([&]() {
 311                 return *cur != refutations[0].move && *cur != refutations[1].move
 312                     && *cur != refutations[2].move;
 313             }))
 314             return *(cur - 1);
 315
 316         // Prepare the pointers to loop over the bad captures
 317         cur      = moves;
 318         endMoves = endBadCaptures;
 319
 320         ++stage;
 321         [[fallthrough]];
 322
 323     case BAD_CAPTURE :
 324         return select<Next>([]() { return true; });
 325
 326     case EVASION_INIT :
 327         cur      = moves;
 328         endMoves = generate<EVASIONS>(pos, cur);
 329
 330         score<EVASIONS>();
 331         ++stage;
 332         [[fallthrough]];
 333
 334     case EVASION :
 335         return select<Best>([]() { return true; });
 336
 337     case PROBCUT :
 338         return select<Next>([&]() { return pos.see_ge(*cur, threshold); });
 339
 340     case QCAPTURE :
 341         if (select<Next>([]() { return true; }))
 342             return *(cur - 1);
 343
 344         // If we did not find any move and we do not try checks, we have finished
 345         if (depth != DEPTH_QS_CHECKS)
 346             return MOVE_NONE;
 347
 348         ++stage;
 349         [[fallthrough]];
 350
 351     case QCHECK_INIT :
 352         cur      = moves;
 353         endMoves = generate<QUIET_CHECKS>(pos, cur);
 354
 355         ++stage;
 356         [[fallthrough]];
 357
 358     case QCHECK :
 359         return select<Next>([]() { return true; });
 360     }
 361
 362     assert(false);
 363     return MOVE_NONE;  // Silence warning
 364 }
 365
 366 }  // namespace Stockfish