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Rewrite unstoppable pawns evaluation
[stockfish] / src / evaluate.cpp
index c7fec9131e11ceeef0b1499c92b2ea1c012c0d83..7844deb6ae27290333531b91ae220986096f4009 100644 (file)
@@ -32,7 +32,7 @@
 namespace {
 
   enum ExtendedPieceType { // Used for tracing
-    PST = 8, IMBALANCE, MOBILITY, THREAT, PASSED, UNSTOPPABLE, SPACE, TOTAL
+    PST = 8, IMBALANCE, MOBILITY, THREAT, PASSED, SPACE, TOTAL
   };
 
   namespace Tracing {
@@ -175,6 +175,7 @@ namespace {
   const Score MinorBehindPawn  = make_score(16,  0);
   const Score UndefendedMinor  = make_score(25, 10);
   const Score TrappedRook      = make_score(90,  0);
+  const Score Unstoppable      = make_score( 0, 20);
 
   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
   // a friendly pawn on b2/g2 (b7/g7 for black). This can obviously only
@@ -186,12 +187,8 @@ namespace {
   // based on how many squares inside this area are safe and available for
   // friendly minor pieces.
   const Bitboard SpaceMask[] = {
-    (1ULL << SQ_C2) | (1ULL << SQ_D2) | (1ULL << SQ_E2) | (1ULL << SQ_F2) |
-    (1ULL << SQ_C3) | (1ULL << SQ_D3) | (1ULL << SQ_E3) | (1ULL << SQ_F3) |
-    (1ULL << SQ_C4) | (1ULL << SQ_D4) | (1ULL << SQ_E4) | (1ULL << SQ_F4),
-    (1ULL << SQ_C7) | (1ULL << SQ_D7) | (1ULL << SQ_E7) | (1ULL << SQ_F7) |
-    (1ULL << SQ_C6) | (1ULL << SQ_D6) | (1ULL << SQ_E6) | (1ULL << SQ_F6) |
-    (1ULL << SQ_C5) | (1ULL << SQ_D5) | (1ULL << SQ_E5) | (1ULL << SQ_F5)
+    (FileCBB | FileDBB | FileEBB | FileFBB) & (Rank2BB | Rank3BB | Rank4BB),
+    (FileCBB | FileDBB | FileEBB | FileFBB) & (Rank7BB | Rank6BB | Rank5BB)
   };
 
   // King danger constants and variables. The king danger scores are taken
@@ -249,7 +246,7 @@ namespace {
   template<Color Us>
   int evaluate_space(const Position& pos, const EvalInfo& ei);
 
-  Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, const EvalInfo& ei);
+  Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, Color us, const EvalInfo& ei);
 
   Value interpolate(const Score& v, Phase ph, ScaleFactor sf);
   Score apply_weight(Score v, Score w);
@@ -292,7 +289,7 @@ namespace Eval {
     const int MaxSlope = 30;
     const int Peak = 1280;
 
-    for (int t = 0, i = 1; i < 100; i++)
+    for (int t = 0, i = 1; i < 100; ++i)
     {
         t = std::min(Peak, std::min(int(0.4 * i * i), t + MaxSlope));
 
@@ -364,9 +361,10 @@ Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
   score +=  evaluate_passed_pawns<WHITE, Trace>(pos, ei)
           - evaluate_passed_pawns<BLACK, Trace>(pos, ei);
 
-  // If one side has only a king, check whether exists any unstoppable passed pawn
+  // If one side has only a king, score for potential unstoppable pawns
   if (!pos.non_pawn_material(WHITE) || !pos.non_pawn_material(BLACK))
-      score += evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei);
+      score +=  evaluate_unstoppable_pawns(pos, WHITE, ei)
+              - evaluate_unstoppable_pawns(pos, BLACK, ei);
 
   // Evaluate space for both sides, only in middle-game.
   if (ei.mi->space_weight())
@@ -409,7 +407,6 @@ Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
       Tracing::add(PST, pos.psq_score());
       Tracing::add(IMBALANCE, ei.mi->material_value());
       Tracing::add(PAWN, ei.pi->pawns_value());
-      Tracing::add(UNSTOPPABLE, evaluate_unstoppable_pawns(pos, ei));
       Score w = ei.mi->space_weight() * evaluate_space<WHITE>(pos, ei);
       Score b = ei.mi->space_weight() * evaluate_space<BLACK>(pos, ei);
       Tracing::add(SPACE, apply_weight(w, Weights[Space]), apply_weight(b, Weights[Space]));
@@ -626,11 +623,11 @@ Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
     // type of attacking piece, from knights to queens. Kings are not
     // considered because are already handled in king evaluation.
     if (weakEnemies)
-        for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; pt1++)
+        for (PieceType pt1 = KNIGHT; pt1 < KING; ++pt1)
         {
             b = ei.attackedBy[Us][pt1] & weakEnemies;
             if (b)
-                for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; pt2++)
+                for (PieceType pt2 = PAWN; pt2 < KING; ++pt2)
                     if (b & pos.pieces(pt2))
                         score += Threat[pt1][pt2];
         }
@@ -814,8 +811,8 @@ Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
             Square blockSq = s + pawn_push(Us);
 
             // Adjust bonus based on kings proximity
-            ebonus += Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 5 * rr);
-            ebonus -= Value(square_distance(pos.king_square(Us), blockSq) * 2 * rr);
+            ebonus +=  Value(square_distance(pos.king_square(Them), blockSq) * 5 * rr)
+                     - Value(square_distance(pos.king_square(Us  ), blockSq) * 2 * rr);
 
             // If blockSq is not the queening square then consider also a second push
             if (relative_rank(Us, blockSq) != RANK_8)
@@ -876,9 +873,16 @@ Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
         {
             if (pos.non_pawn_material(Them) <= KnightValueMg)
                 ebonus += ebonus / 4;
+
             else if (pos.pieces(Them, ROOK, QUEEN))
                 ebonus -= ebonus / 4;
         }
+
+        // Increase the bonus if we have more non-pawn pieces
+        if (pos.count<ALL_PIECES>(  Us) - pos.count<PAWN>(  Us) >
+            pos.count<ALL_PIECES>(Them) - pos.count<PAWN>(Them))
+            ebonus += ebonus / 4;
+
         score += make_score(mbonus, ebonus);
 
     }
@@ -891,164 +895,18 @@ Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
   }
 
 
-  // evaluate_unstoppable_pawns() evaluates the unstoppable passed pawns for both sides, this is quite
-  // conservative and returns a winning score only when we are very sure that the pawn is winning.
-
-  Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, const EvalInfo& ei) {
-
-    Bitboard b, b2, blockers, supporters, queeningPath, candidates;
-    Square s, blockSq, queeningSquare;
-    Color c, winnerSide, loserSide;
-    bool pathDefended, opposed;
-    int pliesToGo, movesToGo, oppMovesToGo, sacptg, blockersCount, minKingDist, kingptg, d;
-    int pliesToQueen[] = { 256, 256 };
-
-    // Step 1. Hunt for unstoppable passed pawns. If we find at least one,
-    // record how many plies are required for promotion.
-    for (c = WHITE; c <= BLACK; c++)
-    {
-        // Skip if other side has non-pawn pieces
-        if (pos.non_pawn_material(~c))
-            continue;
-
-        b = ei.pi->passed_pawns(c);
-
-        while (b)
-        {
-            s = pop_lsb(&b);
-            queeningSquare = relative_square(c, file_of(s) | RANK_8);
-            queeningPath = forward_bb(c, s);
+  // evaluate_unstoppable_pawns() scores the most advanced among the passed and
+  // candidate pawns. In case opponent has no pieces but pawns, this is somewhat
+  // related to the possibility pawns are unstoppable.
 
-            // Compute plies to queening and check direct advancement
-            movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(c, s) == RANK_2);
-            oppMovesToGo = square_distance(pos.king_square(~c), queeningSquare) - int(c != pos.side_to_move());
-            pathDefended = ((ei.attackedBy[c][ALL_PIECES] & queeningPath) == queeningPath);
+  Score evaluate_unstoppable_pawns(const Position& pos, Color us, const EvalInfo& ei) {
 
-            if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
-                continue;
+    Bitboard b = ei.pi->passed_pawns(us) | ei.pi->candidate_pawns(us);
 
-            // Opponent king cannot block because path is defended and position
-            // is not in check. So only friendly pieces can be blockers.
-            assert(!pos.checkers());
-            assert((queeningPath & pos.pieces()) == (queeningPath & pos.pieces(c)));
-
-            // Add moves needed to free the path from friendly pieces and retest condition
-            movesToGo += popcount<Max15>(queeningPath & pos.pieces(c));
-
-            if (movesToGo >= oppMovesToGo && !pathDefended)
-                continue;
-
-            pliesToGo = 2 * movesToGo - int(c == pos.side_to_move());
-            pliesToQueen[c] = std::min(pliesToQueen[c], pliesToGo);
-        }
-    }
-
-    // Step 2. If either side cannot promote at least three plies before the other side then situation
-    // becomes too complex and we give up. Otherwise we determine the possibly "winning side"
-    if (abs(pliesToQueen[WHITE] - pliesToQueen[BLACK]) < 3)
+    if (!b || pos.non_pawn_material(~us))
         return SCORE_ZERO;
 
-    winnerSide = (pliesToQueen[WHITE] < pliesToQueen[BLACK] ? WHITE : BLACK);
-    loserSide = ~winnerSide;
-
-    // Step 3. Can the losing side possibly create a new passed pawn and thus prevent the loss?
-    b = candidates = pos.pieces(loserSide, PAWN);
-
-    while (b)
-    {
-        s = pop_lsb(&b);
-
-        // Compute plies from queening
-        queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
-        movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
-        pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
-
-        // Check if (without even considering any obstacles) we're too far away or doubled
-        if (   pliesToQueen[winnerSide] + 3 <= pliesToGo
-            || (forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(loserSide, PAWN)))
-            candidates ^= s;
-    }
-
-    // If any candidate is already a passed pawn it _may_ promote in time. We give up.
-    if (candidates & ei.pi->passed_pawns(loserSide))
-        return SCORE_ZERO;
-
-    // Step 4. Check new passed pawn creation through king capturing and pawn sacrifices
-    b = candidates;
-
-    while (b)
-    {
-        s = pop_lsb(&b);
-        sacptg = blockersCount = 0;
-        minKingDist = kingptg = 256;
-
-        // Compute plies from queening
-        queeningSquare = relative_square(loserSide, file_of(s) | RANK_8);
-        movesToGo = rank_distance(s, queeningSquare) - int(relative_rank(loserSide, s) == RANK_2);
-        pliesToGo = 2 * movesToGo - int(loserSide == pos.side_to_move());
-
-        // Generate list of blocking pawns and supporters
-        supporters = adjacent_files_bb(file_of(s)) & candidates;
-        opposed = forward_bb(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
-        blockers = passed_pawn_mask(loserSide, s) & pos.pieces(winnerSide, PAWN);
-
-        assert(blockers);
-
-        // How many plies does it take to remove all the blocking pawns?
-        while (blockers)
-        {
-            blockSq = pop_lsb(&blockers);
-            movesToGo = 256;
-
-            // Check pawns that can give support to overcome obstacle, for instance
-            // black pawns: a4, b4 white: b2 then pawn in b4 is giving support.
-            if (!opposed)
-            {
-                b2 = supporters & in_front_bb(winnerSide, rank_of(blockSq + pawn_push(winnerSide)));
-
-                while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
-                {
-                    d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
-                    movesToGo = std::min(movesToGo, d);
-                }
-            }
-
-            // Check pawns that can be sacrificed against the blocking pawn
-            b2 = pawn_attack_span(winnerSide, blockSq) & candidates & ~(1ULL << s);
-
-            while (b2) // This while-loop could be replaced with LSB/MSB (depending on color)
-            {
-                d = square_distance(blockSq, pop_lsb(&b2)) - 2;
-                movesToGo = std::min(movesToGo, d);
-            }
-
-            // If obstacle can be destroyed with an immediate pawn exchange / sacrifice,
-            // it's not a real obstacle and we have nothing to add to pliesToGo.
-            if (movesToGo <= 0)
-                continue;
-
-            // Plies needed to sacrifice against all the blocking pawns
-            sacptg += movesToGo * 2;
-            blockersCount++;
-
-            // Plies needed for the king to capture all the blocking pawns
-            d = square_distance(pos.king_square(loserSide), blockSq);
-            minKingDist = std::min(minKingDist, d);
-            kingptg = (minKingDist + blockersCount) * 2;
-        }
-
-        // Check if pawn sacrifice plan _may_ save the day
-        if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + sacptg)
-            return SCORE_ZERO;
-
-        // Check if king capture plan _may_ save the day (contains some false positives)
-        if (pliesToQueen[winnerSide] + 3 > pliesToGo + kingptg)
-            return SCORE_ZERO;
-    }
-
-    // Winning pawn is unstoppable and will promote as first, return big score
-    Score score = make_score(0, (Value) 1280 - 32 * pliesToQueen[winnerSide]);
-    return winnerSide == WHITE ? score : -score;
+    return Unstoppable * int(relative_rank(WHITE, frontmost_sq(us, b)));
   }
 
 
@@ -1133,7 +991,7 @@ Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
     Score bScore = scores[BLACK][idx];
 
     switch (idx) {
-    case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case UNSTOPPABLE: case TOTAL:
+    case PST: case IMBALANCE: case PAWN: case TOTAL:
         stream << std::setw(20) << name << " |   ---   --- |   ---   --- | "
                << std::setw(6)  << to_cp(mg_value(wScore)) << " "
                << std::setw(6)  << to_cp(eg_value(wScore)) << " \n";
@@ -1177,7 +1035,6 @@ Value do_evaluate(const Position& pos, Value& margin) {
     row("King safety", KING);
     row("Threats", THREAT);
     row("Passed pawns", PASSED);
-    row("Unstoppable pawns", UNSTOPPABLE);
     row("Space", SPACE);
 
     stream <<             "---------------------+-------------+-------------+---------------\n";