Remove CONNECTED_KINGS from Syzygy code
[stockfish] / src / bitbase.cpp
index 0c3230f..e7638cd 100644 (file)
@@ -1,7 +1,7 @@
 /*
   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
-  Copyright (C) 2008-2010 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
+  Copyright (C) 2008-2014 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
 
   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   it under the terms of the GNU General Public License as published by
 */
 
 #include <cassert>
+#include <vector>
 
 #include "bitboard.h"
 #include "types.h"
 
 namespace {
 
-  enum Result {
-    RESULT_UNKNOWN,
-    RESULT_INVALID,
-    RESULT_WIN,
-    RESULT_LOSS,
-    RESULT_DRAW
-  };
+  // There are 24 possible pawn squares: the first 4 files and ranks from 2 to 7
+  const unsigned MAX_INDEX = 2*24*64*64; // stm * psq * wksq * bksq = 196608
+
+  // Each uint32_t stores results of 32 positions, one per bit
+  uint32_t KPKBitbase[MAX_INDEX / 32];
+
+  // A KPK bitbase index is an integer in [0, IndexMax] range
+  //
+  // Information is mapped in a way that minimizes the number of iterations:
+  //
+  // bit  0- 5: white king square (from SQ_A1 to SQ_H8)
+  // bit  6-11: black king square (from SQ_A1 to SQ_H8)
+  // bit    12: side to move (WHITE or BLACK)
+  // bit 13-14: white pawn file (from FILE_A to FILE_D)
+  // bit 15-17: white pawn RANK_7 - rank (from RANK_7 - RANK_7 to RANK_7 - RANK_2)
+  unsigned index(Color us, Square bksq, Square wksq, Square psq) {
+    return wksq | (bksq << 6) | (us << 12) | (file_of(psq) << 13) | ((RANK_7 - rank_of(psq)) << 15);
+  }
 
-  struct KPKPosition {
-    void from_index(int index);
-    bool is_legal() const;
-    bool is_immediate_draw() const;
-    bool is_immediate_win() const;
-    Bitboard wk_attacks()   const { return NonSlidingAttacksBB[WK][whiteKingSquare]; }
-    Bitboard bk_attacks()   const { return NonSlidingAttacksBB[BK][blackKingSquare]; }
-    Bitboard pawn_attacks() const { return NonSlidingAttacksBB[WP][pawnSquare]; }
-
-    Square whiteKingSquare, blackKingSquare, pawnSquare;
-    Color sideToMove;
+  enum Result {
+    INVALID = 0,
+    UNKNOWN = 1,
+    DRAW    = 2,
+    WIN     = 4
   };
 
-  const int IndexMax = 2 * 24 * 64 * 64;
-
-  Result classify_wtm(const KPKPosition& pos, const Result bb[]);
-  Result classify_btm(const KPKPosition& pos, const Result bb[]);
-  int compute_index(Square wksq, Square bksq, Square psq, Color stm);
-}
-
+  inline Result& operator|=(Result& r, Result v) { return r = Result(r | v); }
 
-void generate_kpk_bitbase(uint8_t bitbase[]) {
+  struct KPKPosition {
 
-  bool repeat;
-  int i, j, b;
-  KPKPosition pos;
-  Result bb[IndexMax];
+    KPKPosition(unsigned idx);
+    operator Result() const { return result; }
+    Result classify(const std::vector<KPKPosition>& db)
+    { return us == WHITE ? classify<WHITE>(db) : classify<BLACK>(db); }
 
-  // Initialize table
-  for (i = 0; i < IndexMax; i++)
-  {
-      pos.from_index(i);
-      bb[i] = !pos.is_legal()          ? RESULT_INVALID
-             : pos.is_immediate_draw() ? RESULT_DRAW
-             : pos.is_immediate_win()  ? RESULT_WIN : RESULT_UNKNOWN;
-  }
+  private:
+    template<Color Us> Result classify(const std::vector<KPKPosition>& db);
 
-  // Iterate until all positions are classified (30 cycles needed)
-  do {
-      repeat = false;
+    Color us;
+    Square bksq, wksq, psq;
+    Result result;
+  };
 
-      for (i = 0; i < IndexMax; i++)
-          if (bb[i] == RESULT_UNKNOWN)
-          {
-              pos.from_index(i);
+} // namespace
 
-              bb[i] = (pos.sideToMove == WHITE) ? classify_wtm(pos, bb)
-                                                : classify_btm(pos, bb);
-              if (bb[i] != RESULT_UNKNOWN)
-                  repeat = true;
-          }
 
-  } while (repeat);
+bool Bitbases::probe_kpk(Square wksq, Square wpsq, Square bksq, Color us) {
 
-  // Compress result and map into supplied bitbase parameter
-  for (i = 0; i < 24576; i++)
-  {
-      b = 0;
-      for (j = 0; j < 8; j++)
-          if (bb[8*i+j] == RESULT_WIN || bb[8*i+j] == RESULT_LOSS)
-              b |= (1 << j);
+  assert(file_of(wpsq) <= FILE_D);
 
-      bitbase[i] = (uint8_t)b;
-  }
+  unsigned idx = index(us, bksq, wksq, wpsq);
+  return KPKBitbase[idx / 32] & (1 << (idx & 0x1F));
 }
 
 
-namespace {
-
-  int compute_index(Square wksq, Square bksq, Square psq, Color stm) {
+void Bitbases::init_kpk() {
 
-      int p = int(square_file(psq)) + (int(square_rank(psq)) - 1) * 4;
-      int r = int(stm) + 2 * int(bksq) + 128 * int(wksq) + 8192 * p;
+  unsigned idx, repeat = 1;
+  std::vector<KPKPosition> db;
+  db.reserve(MAX_INDEX);
 
-      assert(r >= 0 && r < IndexMax);
-
-      return r;
-  }
+  // Initialize db with known win / draw positions
+  for (idx = 0; idx < MAX_INDEX; ++idx)
+      db.push_back(KPKPosition(idx));
 
-  void KPKPosition::from_index(int index) {
+  // Iterate through the positions until none of the unknown positions can be
+  // changed to either wins or draws (15 cycles needed).
+  while (repeat)
+      for (repeat = idx = 0; idx < MAX_INDEX; ++idx)
+          repeat |= (db[idx] == UNKNOWN && db[idx].classify(db) != UNKNOWN);
 
-    int s = (index / 8192) % 24;
-
-    sideToMove = Color(index % 2);
-    blackKingSquare = Square((index / 2) % 64);
-    whiteKingSquare = Square((index / 128) % 64);
-    pawnSquare = make_square(File(s % 4), Rank(s / 4 + 1));
-  }
-
-  bool KPKPosition::is_legal() const {
-
-    if (   whiteKingSquare == pawnSquare
-        || whiteKingSquare == blackKingSquare
-        || pawnSquare == blackKingSquare)
-        return false;
+  // Map 32 results into one KPKBitbase[] entry
+  for (idx = 0; idx < MAX_INDEX; ++idx)
+      if (db[idx] == WIN)
+          KPKBitbase[idx / 32] |= 1 << (idx & 0x1F);
+}
 
-    if (sideToMove == WHITE)
-    {
-        if (   bit_is_set(wk_attacks(), blackKingSquare)
-            || bit_is_set(pawn_attacks(), blackKingSquare))
-            return false;
-    }
-    else if (bit_is_set(bk_attacks(), whiteKingSquare))
-        return false;
 
-    return true;
-  }
+namespace {
 
-  bool KPKPosition::is_immediate_draw() const {
+  KPKPosition::KPKPosition(unsigned idx) {
 
-    if (sideToMove == BLACK)
-    {
-        Bitboard wka = wk_attacks();
-        Bitboard bka = bk_attacks();
+    wksq   = Square((idx >>  0) & 0x3F);
+    bksq   = Square((idx >>  6) & 0x3F);
+    us     = Color ((idx >> 12) & 0x01);
+    psq    = make_square(File((idx >> 13) & 0x3), RANK_7 - Rank((idx >> 15) & 0x7));
+    result = UNKNOWN;
 
-        // Case 1: Stalemate
-        if ((bka & ~(wka | pawn_attacks())) == EmptyBoardBB)
-            return true;
+    // Check if two pieces are on the same square or if a king can be captured
+    if (   distance(wksq, bksq) <= 1
+        || wksq == psq
+        || bksq == psq
+        || (us == WHITE && (StepAttacksBB[PAWN][psq] & bksq)))
+        result = INVALID;
 
-        // Case 2: King can capture pawn
-        if (bit_is_set(bka, pawnSquare) && !bit_is_set(wka, pawnSquare))
-            return true;
-    }
-    else
+    else if (us == WHITE)
     {
-        // Case 1: Stalemate
-        if (   whiteKingSquare == SQ_A8
-            && pawnSquare == SQ_A7
-            && (blackKingSquare == SQ_C7 || blackKingSquare == SQ_C8))
-            return true;
+        // Immediate win if a pawn can be promoted without getting captured
+        if (   rank_of(psq) == RANK_7
+            && wksq != psq + DELTA_N
+            && (   distance(bksq, psq + DELTA_N) > 1
+                ||(StepAttacksBB[KING][wksq] & (psq + DELTA_N))))
+            result = WIN;
     }
-    return false;
+    // Immediate draw if it is a stalemate or a king captures undefended pawn
+    else if (  !(StepAttacksBB[KING][bksq] & ~(StepAttacksBB[KING][wksq] | StepAttacksBB[PAWN][psq]))
+             || (StepAttacksBB[KING][bksq] & psq & ~StepAttacksBB[KING][wksq]))
+        result = DRAW;
   }
 
-  bool KPKPosition::is_immediate_win() const {
+  template<Color Us>
+  Result KPKPosition::classify(const std::vector<KPKPosition>& db) {
 
-    // The position is an immediate win if it is white to move and the
-    // white pawn can be promoted without getting captured.
-    return   sideToMove == WHITE
-          && square_rank(pawnSquare) == RANK_7
-          && (   square_distance(blackKingSquare, pawnSquare + DELTA_N) > 1
-              || bit_is_set(wk_attacks(), pawnSquare + DELTA_N));
-  }
-
-  Result classify_wtm(const KPKPosition& pos, const Result bb[]) {
+    // White to Move: If one move leads to a position classified as WIN, the result
+    // of the current position is WIN. If all moves lead to positions classified
+    // as DRAW, the current position is classified as DRAW, otherwise the current
+    // position is classified as UNKNOWN.
+    //
+    // Black to Move: If one move leads to a position classified as DRAW, the result
+    // of the current position is DRAW. If all moves lead to positions classified
+    // as WIN, the position is classified as WIN, otherwise the current position is
+    // classified as UNKNOWN.
 
-    // If one move leads to a position classified as RESULT_LOSS, the result
-    // of the current position is RESULT_WIN. If all moves lead to positions
-    // classified as RESULT_DRAW, the current position is classified RESULT_DRAW
-    // otherwise the current position is classified as RESULT_UNKNOWN.
+    const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 
-    bool unknownFound = false;
-    Bitboard b;
-    Square s;
-    int idx;
+    Result r = INVALID;
+    Bitboard b = StepAttacksBB[KING][Us == WHITE ? wksq : bksq];
 
-    // King moves
-    b = pos.wk_attacks();
     while (b)
-    {
-        s = pop_1st_bit(&b);
-        idx = compute_index(s, pos.blackKingSquare, pos.pawnSquare, BLACK);
+        r |= Us == WHITE ? db[index(Them, bksq, pop_lsb(&b), psq)]
+                         : db[index(Them, pop_lsb(&b), wksq, psq)];
 
-        switch (bb[idx]) {
-
-        case RESULT_LOSS:
-            return RESULT_WIN;
-
-        case RESULT_UNKNOWN:
-            unknownFound = true;
-
-        case RESULT_DRAW:
-        case RESULT_INVALID:
-             break;
-
-         default:
-             assert(false);
-        }
-    }
-
-    // Pawn moves
-    if (square_rank(pos.pawnSquare) < RANK_7)
+    if (Us == WHITE && rank_of(psq) < RANK_7)
     {
-        s = pos.pawnSquare + DELTA_N;
-        idx = compute_index(pos.whiteKingSquare, pos.blackKingSquare, s, BLACK);
-
-        switch (bb[idx]) {
-
-        case RESULT_LOSS:
-            return RESULT_WIN;
-
-        case RESULT_UNKNOWN:
-            unknownFound = true;
-
-        case RESULT_DRAW:
-        case RESULT_INVALID:
-            break;
-
-        default:
-            assert(false);
-        }
-
-        // Double pawn push
-        if (   square_rank(s) == RANK_3
-            && s != pos.whiteKingSquare
-            && s != pos.blackKingSquare)
-        {
-            s += DELTA_N;
-            idx = compute_index(pos.whiteKingSquare, pos.blackKingSquare, s, BLACK);
-
-            switch (bb[idx]) {
-
-            case RESULT_LOSS:
-                return RESULT_WIN;
-
-            case RESULT_UNKNOWN:
-                unknownFound = true;
-
-            case RESULT_DRAW:
-            case RESULT_INVALID:
-                break;
+        Square s = psq + DELTA_N;
+        r |= db[index(BLACK, bksq, wksq, s)]; // Single push
 
-            default:
-                assert(false);
-            }
-        }
+        if (rank_of(psq) == RANK_2 && s != wksq && s != bksq)
+            r |= db[index(BLACK, bksq, wksq, s + DELTA_N)]; // Double push
     }
-    return unknownFound ? RESULT_UNKNOWN : RESULT_DRAW;
-  }
-
-
-  Result classify_btm(const KPKPosition& pos, const Result bb[]) {
-
-    // If one move leads to a position classified as RESULT_DRAW, the result
-    // of the current position is RESULT_DRAW. If all moves lead to positions
-    // classified as RESULT_WIN, the current position is classified as
-    // RESULT_LOSS. Otherwise, the current position is classified as
-    // RESULT_UNKNOWN.
-
-    bool unknownFound = false;
-    Bitboard b;
-    Square s;
-    int idx;
-
-    // King moves
-    b = pos.bk_attacks();
-    while (b)
-    {
-        s = pop_1st_bit(&b);
-        idx = compute_index(pos.whiteKingSquare, s, pos.pawnSquare, WHITE);
 
-        switch (bb[idx]) {
-
-        case RESULT_DRAW:
-            return RESULT_DRAW;
-
-        case RESULT_UNKNOWN:
-            unknownFound = true;
-
-        case RESULT_WIN:
-        case RESULT_INVALID:
-            break;
-
-        default:
-            assert(false);
-        }
-    }
-    return unknownFound ? RESULT_UNKNOWN : RESULT_LOSS;
+    if (Us == WHITE)
+        return result = r & WIN  ? WIN  : r & UNKNOWN ? UNKNOWN : DRAW;
+    else
+        return result = r & DRAW ? DRAW : r & UNKNOWN ? UNKNOWN : WIN;
   }
 
-}
+} // namespace