Remove CONNECTED_KINGS from Syzygy code
[stockfish] / src / bitbase.cpp
index c06ca52..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) 2008-2012 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_DRAW
-  };
-
-  struct KPKPosition {
-    Result classify_knowns(int index);
-    Result classify(int index, Result db[]);
-
-  private:
-    void from_index(int index);
-    Result classify_white(const Result db[]);
-    Result classify_black(const Result db[]);
-    Bitboard wk_attacks()   const { return StepAttacksBB[W_KING][whiteKingSquare]; }
-    Bitboard bk_attacks()   const { return StepAttacksBB[B_KING][blackKingSquare]; }
-    Bitboard pawn_attacks() const { return StepAttacksBB[W_PAWN][pawnSquare]; }
-
-    Square whiteKingSquare, blackKingSquare, pawnSquare;
-    Color sideToMove;
-  };
-
-  // The possible pawns squares are 24, the first 4 files and ranks from 2 to 7
-  const int IndexMax = 2 * 24 * 64 * 64; // color * wp_sq * wk_sq * bk_sq = 196608
+  // 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[IndexMax / 32];
-
-  int compute_index(Square wksq, Square bksq, Square wpsq, Color stm);
-}
-
-
-uint32_t probe_kpk_bitbase(Square wksq, Square wpsq, Square bksq, Color stm) {
-
-  int index = compute_index(wksq, bksq, wpsq, stm);
-
-  return KPKBitbase[index / 32] & (1 << (index & 31));
-}
-
-
-void kpk_bitbase_init() {
-
-  Result db[IndexMax];
-  KPKPosition pos;
-  int index, bit, repeat = 1;
-
-  // Initialize table
-  for (index = 0; index < IndexMax; index++)
-      db[index] = pos.classify_knowns(index);
-
-  // Iterate until all positions are classified (30 cycles needed)
-  while (repeat)
-      for (repeat = index = 0; index < IndexMax; index++)
-          if (   db[index] == RESULT_UNKNOWN
-              && pos.classify(index, db) != RESULT_UNKNOWN)
-              repeat = 1;
-
-  // Map 32 position results into one KPKBitbase[] entry
-  for (index = 0; index < IndexMax / 32; index++)
-      for (bit = 0; bit < 32; bit++)
-          if (db[32 * index + bit] == RESULT_WIN)
-              KPKBitbase[index] |= (1 << bit);
-}
-
-
-namespace {
+  uint32_t KPKBitbase[MAX_INDEX / 32];
 
   // A KPK bitbase index is an integer in [0, IndexMax] range
   //
-  // Information is mapped in this way
+  // Information is mapped in a way that minimizes the number of iterations:
   //
-  // bit     0: side to move (WHITE or BLACK)
-  // bit  1- 6: black king square (from SQ_A1 to SQ_H8)
-  // bit  7-12: white king square (from SQ_A1 to SQ_H8)
+  // 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 - 1 (from RANK_2 - 1 to RANK_7 - 1)
-
-  int compute_index(Square wksq, Square bksq, Square wpsq, Color stm) {
-
-    assert(file_of(wpsq) <= FILE_D);
-
-    int p = file_of(wpsq) + 4 * (rank_of(wpsq) - 1);
-    int r = stm + 2 * bksq + 128 * wksq + 8192 * p;
-
-    assert(r >= 0 && r < IndexMax);
-
-    return r;
+  // 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);
   }
 
-  void KPKPosition::from_index(int index) {
+  enum Result {
+    INVALID = 0,
+    UNKNOWN = 1,
+    DRAW    = 2,
+    WIN     = 4
+  };
 
-    int s = index >> 13;
-    sideToMove = Color(index & 1);
-    blackKingSquare = Square((index >> 1) & 63);
-    whiteKingSquare = Square((index >> 7) & 63);
-    pawnSquare = make_square(File(s & 3), Rank((s >> 2) + 1));
-  }
+  inline Result& operator|=(Result& r, Result v) { return r = Result(r | v); }
 
-  Result KPKPosition::classify_knowns(int index) {
+  struct KPKPosition {
 
-    from_index(index);
+    KPKPosition(unsigned idx);
+    operator Result() const { return result; }
+    Result classify(const std::vector<KPKPosition>& db)
+    { return us == WHITE ? classify<WHITE>(db) : classify<BLACK>(db); }
 
-    // Check if two pieces are on the same square
-    if (   whiteKingSquare == pawnSquare
-        || whiteKingSquare == blackKingSquare
-        || blackKingSquare == pawnSquare)
-        return RESULT_INVALID;
+  private:
+    template<Color Us> Result classify(const std::vector<KPKPosition>& db);
 
-    // Check if a king can be captured
-    if (   (wk_attacks() & blackKingSquare)
-        || ((pawn_attacks() & blackKingSquare) && sideToMove == WHITE))
-        return RESULT_INVALID;
+    Color us;
+    Square bksq, wksq, psq;
+    Result result;
+  };
 
-    // The position is an immediate win if it is white to move and the
-    // white pawn can be promoted without getting captured.
-    if (   rank_of(pawnSquare) == RANK_7
-        && sideToMove == WHITE
-        && whiteKingSquare != pawnSquare + DELTA_N
-        && (   square_distance(blackKingSquare, pawnSquare + DELTA_N) > 1
-            || (wk_attacks() & (pawnSquare + DELTA_N))))
-        return RESULT_WIN;
+} // namespace
 
-    // Check for known draw positions
-    //
-    // Case 1: Stalemate
-    if (   sideToMove == BLACK
-        && !(bk_attacks() & ~(wk_attacks() | pawn_attacks())))
-        return RESULT_DRAW;
-
-    // Case 2: King can capture pawn
-    if (   sideToMove == BLACK
-        && (bk_attacks() & pawnSquare) && !(wk_attacks() & pawnSquare))
-        return RESULT_DRAW;
-
-    // Case 3: Black king in front of white pawn
-    if (   blackKingSquare == pawnSquare + DELTA_N
-        && rank_of(pawnSquare) < RANK_7)
-        return RESULT_DRAW;
-
-    //  Case 4: White king in front of pawn and black has opposition
-    if (   whiteKingSquare == pawnSquare + DELTA_N
-        && blackKingSquare == pawnSquare + DELTA_N + DELTA_N + DELTA_N
-        && rank_of(pawnSquare) < RANK_5
-        && sideToMove == WHITE)
-        return RESULT_DRAW;
-
-    // Case 5: Stalemate with rook pawn
-    if (   blackKingSquare == SQ_A8
-        && file_of(pawnSquare) == FILE_A)
-        return RESULT_DRAW;
-
-    return RESULT_UNKNOWN;
-  }
 
-  Result KPKPosition::classify(int index, Result db[]) {
+bool Bitbases::probe_kpk(Square wksq, Square wpsq, Square bksq, Color us) {
 
-    from_index(index);
-    db[index] = (sideToMove == WHITE ? classify_white(db) : classify_black(db));
-    return db[index];
-  }
+  assert(file_of(wpsq) <= FILE_D);
 
-  Result KPKPosition::classify_white(const Result db[]) {
+  unsigned idx = index(us, bksq, wksq, wpsq);
+  return KPKBitbase[idx / 32] & (1 << (idx & 0x1F));
+}
 
-    // If one move leads to a position classified as RESULT_WIN, 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.
 
-    bool unknownFound = false;
-    Bitboard b;
-    Square s;
-    Result r;
+void Bitbases::init_kpk() {
 
-    // King moves
-    b = wk_attacks();
-    while (b)
-    {
-        s = pop_1st_bit(&b);
-        r = db[compute_index(s, blackKingSquare, pawnSquare, BLACK)];
+  unsigned idx, repeat = 1;
+  std::vector<KPKPosition> db;
+  db.reserve(MAX_INDEX);
 
-        if (r == RESULT_WIN)
-            return RESULT_WIN;
+  // Initialize db with known win / draw positions
+  for (idx = 0; idx < MAX_INDEX; ++idx)
+      db.push_back(KPKPosition(idx));
 
-        if (r == RESULT_UNKNOWN)
-            unknownFound = true;
-    }
+  // 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);
 
-    // Pawn moves
-    if (rank_of(pawnSquare) < RANK_7)
-    {
-        s = pawnSquare + DELTA_N;
-        r = db[compute_index(whiteKingSquare, blackKingSquare, s, BLACK)];
+  // 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 (r == RESULT_WIN)
-            return RESULT_WIN;
 
-        if (r == RESULT_UNKNOWN)
-            unknownFound = true;
+namespace {
+
+  KPKPosition::KPKPosition(unsigned idx) {
 
-        // Double pawn push
-        if (rank_of(s) == RANK_3 && r != RESULT_INVALID)
-        {
-            s += DELTA_N;
-            r = db[compute_index(whiteKingSquare, blackKingSquare, s, BLACK)];
+    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;
 
-            if (r == RESULT_WIN)
-                return RESULT_WIN;
+    // 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;
 
-            if (r == RESULT_UNKNOWN)
-                unknownFound = true;
-        }
+    else if (us == WHITE)
+    {
+        // 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 unknownFound ? RESULT_UNKNOWN : RESULT_DRAW;
+    // 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;
   }
 
-  Result KPKPosition::classify_black(const Result db[]) {
+  template<Color Us>
+  Result KPKPosition::classify(const std::vector<KPKPosition>& db) {
 
-    // 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 position is classified as RESULT_WIN.
-    // Otherwise, the current position is classified as RESULT_UNKNOWN.
+    // 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.
+
+    const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
 
-    bool unknownFound = false;
-    Bitboard b;
-    Square s;
-    Result r;
+    Result r = INVALID;
+    Bitboard b = StepAttacksBB[KING][Us == WHITE ? wksq : bksq];
 
-    // King moves
-    b = bk_attacks();
     while (b)
-    {
-        s = pop_1st_bit(&b);
-        r = db[compute_index(whiteKingSquare, s, pawnSquare, WHITE)];
+        r |= Us == WHITE ? db[index(Them, bksq, pop_lsb(&b), psq)]
+                         : db[index(Them, pop_lsb(&b), wksq, psq)];
 
-        if (r == RESULT_DRAW)
-            return RESULT_DRAW;
+    if (Us == WHITE && rank_of(psq) < RANK_7)
+    {
+        Square s = psq + DELTA_N;
+        r |= db[index(BLACK, bksq, wksq, s)]; // Single push
 
-        if (r == RESULT_UNKNOWN)
-            unknownFound = true;
+        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_WIN;
+
+    if (Us == WHITE)
+        return result = r & WIN  ? WIN  : r & UNKNOWN ? UNKNOWN : DRAW;
+    else
+        return result = r & DRAW ? DRAW : r & UNKNOWN ? UNKNOWN : WIN;
   }
 
-}
+} // namespace