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Simplify connected pawn scoring
[stockfish] / src / evaluate.cpp
index 30c22a8e65b340103fda85698f31d91e55dfcc97..9521cd100282487f44ba3926f01afde124797bc6 100644 (file)
@@ -123,13 +123,7 @@ namespace {
 
   // PassedRank[Rank] contains a bonus according to the rank of a passed pawn
   constexpr Score PassedRank[RANK_NB] = {
-    S(0, 0), S(5, 18), S(12, 23), S(10, 31), S(57, 62), S(163, 167), S(271, 250)
-  };
-
-  // PassedFile[File] contains a bonus according to the file of a passed pawn
-  constexpr Score PassedFile[FILE_NB] = {
-    S( -1,  7), S( 0,  9), S(-9, -8), S(-30,-14),
-    S(-30,-14), S(-9, -8), S( 0,  9), S( -1,  7)
+    S(0, 0), S(10, 28), S(17, 33), S(15, 41), S(62, 72), S(168, 177), S(276, 260)
   };
 
   // Assorted bonuses and penalties
@@ -141,10 +135,12 @@ namespace {
   constexpr Score KnightOnQueen      = S( 16, 12);
   constexpr Score LongDiagonalBishop = S( 45,  0);
   constexpr Score MinorBehindPawn    = S( 18,  3);
-  constexpr Score Outpost            = S( 36, 12);
+  constexpr Score Outpost            = S( 18,  6);
+  constexpr Score PassedFile         = S( 11,  8);
   constexpr Score PawnlessFlank      = S( 17, 95);
   constexpr Score RestrictedPiece    = S(  7,  7);
   constexpr Score RookOnPawn         = S( 10, 32);
+  constexpr Score RookOnQueenFile    = S( 11,  4);
   constexpr Score SliderOnQueen      = S( 59, 18);
   constexpr Score ThreatByKing       = S( 24, 89);
   constexpr Score ThreatByPawnPush   = S( 48, 39);
@@ -152,7 +148,6 @@ namespace {
   constexpr Score ThreatBySafePawn   = S(173, 94);
   constexpr Score TrappedRook        = S( 47,  4);
   constexpr Score WeakQueen          = S( 49, 15);
-  constexpr Score WeakUnopposedPawn  = S( 12, 23);
 
 #undef S
 
@@ -174,7 +169,7 @@ namespace {
     template<Color Us> Score passed() const;
     template<Color Us> Score space() const;
     ScaleFactor scale_factor(Value eg) const;
-    Score initiative(Value eg) const;
+    Score initiative(Score score) const;
 
     const Position& pos;
     Material::Entry* me;
@@ -191,10 +186,8 @@ namespace {
     // color, including x-rays. But diagonal x-rays through pawns are not computed.
     Bitboard attackedBy2[COLOR_NB];
 
-    // kingRing[color] are the squares adjacent to the king, plus (only for a
-    // king on its first rank) the squares two ranks in front. For instance,
-    // if black's king is on g8, kingRing[BLACK] is f8, h8, f7, g7, h7, f6, g6
-    // and h6.
+    // kingRing[color] are the squares adjacent to the king plus some other
+    // very near squares, depending on king position.
     Bitboard kingRing[COLOR_NB];
 
     // kingAttackersCount[color] is the number of pieces of the given color
@@ -224,7 +217,7 @@ namespace {
     constexpr Color     Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
     constexpr Direction Up   = (Us == WHITE ? NORTH : SOUTH);
     constexpr Direction Down = (Us == WHITE ? SOUTH : NORTH);
-    constexpr Bitboard LowRanks = (Us == WHITE ? Rank2BB | Rank3BB: Rank7BB | Rank6BB);
+    constexpr Bitboard LowRanks = (Us == WHITE ? Rank2BB | Rank3BB : Rank7BB | Rank6BB);
 
     const Square ksq = pos.square<KING>(Us);
 
@@ -307,10 +300,10 @@ namespace {
             // Bonus if piece is on an outpost square or can reach one
             bb = OutpostRanks & attackedBy[Us][PAWN] & ~pe->pawn_attacks_span(Them);
             if (bb & s)
-                score += Outpost * (Pt == KNIGHT ? 2 : 1);
+                score += Outpost * (Pt == KNIGHT ? 4 : 2);
 
             else if (bb & b & ~pos.pieces(Us))
-                score += Outpost / (Pt == KNIGHT ? 1 : 2);
+                score += Outpost * (Pt == KNIGHT ? 2 : 1);
 
             // Knight and Bishop bonus for being right behind a pawn
             if (shift<Down>(pos.pieces(PAWN)) & s)
@@ -354,9 +347,13 @@ namespace {
             if (relative_rank(Us, s) >= RANK_5)
                 score += RookOnPawn * popcount(pos.pieces(Them, PAWN) & PseudoAttacks[ROOK][s]);
 
+            // Bonus for rook on the same file as a queen
+            if (file_bb(s) & pos.pieces(QUEEN))
+                score += RookOnQueenFile;
+
             // Bonus for rook on an open or semi-open file
             if (pos.is_on_semiopen_file(Us, s))
-                score += RookOnFile[bool(pos.is_on_semiopen_file(Them, s))];
+                score += RookOnFile[pos.is_on_semiopen_file(Them, s)];
 
             // Penalty when trapped by the king, even more if the king cannot castle
             else if (mob <= 3)
@@ -449,10 +446,6 @@ namespace {
     else
         unsafeChecks |= knightChecks;
 
-    // Unsafe or occupied checking squares will also be considered, as long as
-    // the square is in the attacker's mobility area.
-    unsafeChecks &= mobilityArea[Them];
-
     // Find the squares that opponent attacks in our king flank, and the squares
     // which are attacked twice in that flank.
     b1 = attackedBy[Them][ALL_PIECES] & KingFlank[file_of(ksq)] & Camp;
@@ -465,7 +458,8 @@ namespace {
                  + 185 * popcount(kingRing[Us] & weak)
                  - 100 * bool(attackedBy[Us][KNIGHT] & attackedBy[Us][KING])
                  -  35 * bool(attackedBy[Us][BISHOP] & attackedBy[Us][KING])
-                 + 150 * popcount(pos.blockers_for_king(Us) | unsafeChecks)
+                 + 148 * popcount(unsafeChecks)
+                 +  98 * popcount(pos.blockers_for_king(Us))
                  - 873 * !pos.count<QUEEN>(Them)
                  -   6 * mg_value(score) / 8
                  +       mg_value(mobility[Them] - mobility[Us])
@@ -516,9 +510,6 @@ namespace {
     // Enemies not strongly protected and under our attack
     weak = pos.pieces(Them) & ~stronglyProtected & attackedBy[Us][ALL_PIECES];
 
-    // Safe or protected squares
-    safe = ~attackedBy[Them][ALL_PIECES] | attackedBy[Us][ALL_PIECES];
-
     // Bonus according to the kind of attacking pieces
     if (defended | weak)
     {
@@ -555,9 +546,13 @@ namespace {
 
     score += RestrictedPiece * popcount(b);
 
-    // Bonus for enemy unopposed weak pawns
-    if (pos.pieces(Us, ROOK, QUEEN))
-        score += WeakUnopposedPawn * pe->weak_unopposed(Them);
+    // Protected or unattacked squares
+    safe = ~attackedBy[Them][ALL_PIECES] | attackedBy[Us][ALL_PIECES];
+
+    // Bonus for attacking enemy pieces with our relatively safe pawns
+    b = pos.pieces(Us, PAWN) & safe;
+    b = pawn_attacks_bb<Us>(b) & nonPawnEnemies;
+    score += ThreatBySafePawn * popcount(b);
 
     // Find squares where our pawns can push on the next move
     b  = shift<Up>(pos.pieces(Us, PAWN)) & ~pos.pieces();
@@ -567,14 +562,8 @@ namespace {
     b &= ~attackedBy[Them][PAWN] & safe;
 
     // Bonus for safe pawn threats on the next move
-    b = pawn_attacks_bb<Us>(b) & pos.pieces(Them);
-    score += ThreatByPawnPush * popcount(b);
-
-    // Our safe or protected pawns
-    b = pos.pieces(Us, PAWN) & safe;
-
     b = pawn_attacks_bb<Us>(b) & nonPawnEnemies;
-    score += ThreatBySafePawn * popcount(b);
+    score += ThreatByPawnPush * popcount(b);
 
     // Bonus for threats on the next moves against enemy queen
     if (pos.count<QUEEN>(Them) == 1)
@@ -611,7 +600,7 @@ namespace {
       return std::min(distance(pos.square<KING>(c), s), 5);
     };
 
-    Bitboard b, bb, squaresToQueen, defendedSquares, unsafeSquares;
+    Bitboard b, bb, squaresToQueen, unsafeSquares;
     Score score = SCORE_ZERO;
 
     b = pe->passed_pawns(Us);
@@ -623,12 +612,13 @@ namespace {
         assert(!(pos.pieces(Them, PAWN) & forward_file_bb(Us, s + Up)));
 
         int r = relative_rank(Us, s);
+        File f = file_of(s);
 
         Score bonus = PassedRank[r];
 
         if (r > RANK_3)
         {
-            int w = (r-2) * (r-2) + 2;
+            int w = 5 * r - 13;
             Square blockSq = s + Up;
 
             // Adjust bonus based on the king's proximity
@@ -642,25 +632,24 @@ namespace {
             // If the pawn is free to advance, then increase the bonus
             if (pos.empty(blockSq))
             {
-                // If there is a rook or queen attacking/defending the pawn from behind,
-                // consider all the squaresToQueen. Otherwise consider only the squares
-                // in the pawn's path attacked or occupied by the enemy.
-                defendedSquares = unsafeSquares = squaresToQueen = forward_file_bb(Us, s);
+                squaresToQueen = forward_file_bb(Us, s);
+                unsafeSquares = passed_pawn_span(Us, s);
 
                 bb = forward_file_bb(Them, s) & pos.pieces(ROOK, QUEEN);
 
-                if (!(pos.pieces(Us) & bb))
-                    defendedSquares &= attackedBy[Us][ALL_PIECES];
-
                 if (!(pos.pieces(Them) & bb))
-                    unsafeSquares &= attackedBy[Them][ALL_PIECES] | pos.pieces(Them);
-
-                // If there aren't any enemy attacks, assign a big bonus. Otherwise
-                // assign a smaller bonus if the block square isn't attacked.
-                int k = !unsafeSquares ? 20 : !(unsafeSquares & blockSq) ? 9 : 0;
-
-                // Assign a larger bonus if the block square is defended.
-                if (defendedSquares & blockSq)
+                    unsafeSquares &= attackedBy[Them][ALL_PIECES];
+
+                // If there are no enemy attacks on passed pawn span, assign a big bonus.
+                // Otherwise assign a smaller bonus if the path to queen is not attacked
+                // and even smaller bonus if it is attacked but block square is not.
+                int k = !unsafeSquares                    ? 35 :
+                        !(unsafeSquares & squaresToQueen) ? 20 :
+                        !(unsafeSquares & blockSq)        ?  9 :
+                                                             0 ;
+
+                // Assign a larger bonus if the block square is defended
+                if ((pos.pieces(Us) & bb) || (attackedBy[Us][ALL_PIECES] & blockSq))
                     k += 5;
 
                 bonus += make_score(k * w, k * w);
@@ -670,10 +659,10 @@ namespace {
         // Scale down bonus for candidate passers which need more than one
         // pawn push to become passed, or have a pawn in front of them.
         if (   !pos.pawn_passed(Us, s + Up)
-            || (pos.pieces(PAWN) & forward_file_bb(Us, s)))
+            || (pos.pieces(PAWN) & (s + Up)))
             bonus = bonus / 2;
 
-        score += bonus + PassedFile[file_of(s)];
+        score += bonus - PassedFile * std::min(f, ~f);
     }
 
     if (T)
@@ -712,7 +701,7 @@ namespace {
     behind |= shift<Down>(behind);
     behind |= shift<Down+Down>(behind);
 
-    int bonus = popcount(safe) + popcount(behind & safe);
+    int bonus = popcount(safe) + popcount(behind & safe & ~attackedBy[Them][ALL_PIECES]);
     int weight = pos.count<ALL_PIECES>(Us) - 1;
     Score score = make_score(bonus * weight * weight / 16, 0);
 
@@ -728,7 +717,10 @@ namespace {
   // known attacking/defending status of the players.
 
   template<Tracing T>
-  Score Evaluation<T>::initiative(Value eg) const {
+  Score Evaluation<T>::initiative(Score score) const {
+
+    Value mg = mg_value(score);
+    Value eg = eg_value(score);
 
     int outflanking =  distance<File>(pos.square<KING>(WHITE), pos.square<KING>(BLACK))
                      - distance<Rank>(pos.square<KING>(WHITE), pos.square<KING>(BLACK));
@@ -736,23 +728,29 @@ namespace {
     bool pawnsOnBothFlanks =   (pos.pieces(PAWN) & QueenSide)
                             && (pos.pieces(PAWN) & KingSide);
 
+    bool almostUnwinnable =   !pe->passed_count()
+                           &&  outflanking < 0
+                           && !pawnsOnBothFlanks;
+
     // Compute the initiative bonus for the attacking side
     int complexity =   9 * pe->passed_count()
                     + 11 * pos.count<PAWN>()
                     +  9 * outflanking
                     + 18 * pawnsOnBothFlanks
                     + 49 * !pos.non_pawn_material()
+                    - 36 * almostUnwinnable
                     -103 ;
 
-    // Now apply the bonus: note that we find the attacking side by extracting
-    // the sign of the endgame value, and that we carefully cap the bonus so
-    // that the endgame score will never change sign after the bonus.
+    // Now apply the bonus: note that we find the attacking side by extracting the
+    // sign of the midgame or endgame values, and that we carefully cap the bonus
+    // so that the midgame and endgame scores do not change sign after the bonus.
+    int u = ((mg > 0) - (mg < 0)) * std::max(std::min(complexity + 50, 0), -abs(mg));
     int v = ((eg > 0) - (eg < 0)) * std::max(complexity, -abs(eg));
 
     if (T)
-        Trace::add(INITIATIVE, make_score(0, v));
+        Trace::add(INITIATIVE, make_score(u, v));
 
-    return make_score(0, v);
+    return make_score(u, v);
   }
 
 
@@ -771,8 +769,9 @@ namespace {
             && pos.non_pawn_material() == 2 * BishopValueMg)
             sf = 16 + 4 * pe->passed_count();
         else
-            sf = std::min(40 + (pos.opposite_bishops() ? 2 : 7) * pos.count<PAWN>(strongSide), sf);
+            sf = std::min(sf, 36 + (pos.opposite_bishops() ? 2 : 7) * pos.count<PAWN>(strongSide));
 
+        sf = std::max(0, sf - (pos.rule50_count() - 12) / 4  );
     }
 
     return ScaleFactor(sf);
@@ -807,7 +806,7 @@ namespace {
 
     // Early exit if score is high
     Value v = (mg_value(score) + eg_value(score)) / 2;
-    if (abs(v) > (LazyThreshold + pos.non_pawn_material() / 64))
+    if (abs(v) > LazyThreshold + pos.non_pawn_material() / 64)
        return pos.side_to_move() == WHITE ? v : -v;
 
     // Main evaluation begins here
@@ -828,7 +827,7 @@ namespace {
             + passed< WHITE>() - passed< BLACK>()
             + space<  WHITE>() - space<  BLACK>();
 
-    score += initiative(eg_value(score));
+    score += initiative(score);
 
     // Interpolate between a middlegame and a (scaled by 'sf') endgame score
     ScaleFactor sf = scale_factor(eg_value(score));