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King tropism
[stockfish] / src / evaluate.cpp
index a63b40ae98403a69153a2782c1bd066c75f2d153..b1a85a0fcb67cb1692db334b09d437fca3ee356f 100644 (file)
@@ -24,7 +24,7 @@
 #include <iomanip>
 #include <sstream>
 
-#include "bitcount.h"
+#include "bitboard.h"
 #include "evaluate.h"
 #include "material.h"
 #include "pawns.h"
@@ -77,6 +77,11 @@ namespace {
     // attacked by a given color and piece type (can be also ALL_PIECES).
     Bitboard attackedBy[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB];
 
+    // attackedBy2[color] are the squares attacked by 2 pieces of a given color,
+    // possibly via x-ray or by one pawn and one piece. Diagonal x-ray through
+    // pawn or squares attacked by 2 pawns are not explicitly added.
+    Bitboard attackedBy2[COLOR_NB];
+
     // kingRing[color] is the zone around the king which is considered
     // by the king safety evaluation. This consists of the squares directly
     // adjacent to the king, and the three (or two, for a king on an edge file)
@@ -132,21 +137,21 @@ namespace {
   // Outpost[knight/bishop][supported by pawn] contains bonuses for knights and
   // bishops outposts, bigger if outpost piece is supported by a pawn.
   const Score Outpost[][2] = {
-    { S(42,11), S(63,17) }, // Knights
-    { S(18, 5), S(27, 8) }  // Bishops
+    { S(43,11), S(65,20) }, // Knights
+    { S(20, 3), S(29, 8) }  // Bishops
   };
 
   // ReachableOutpost[knight/bishop][supported by pawn] contains bonuses for
   // knights and bishops which can reach an outpost square in one move, bigger
   // if outpost square is supported by a pawn.
   const Score ReachableOutpost[][2] = {
-    { S(21, 5), S(31, 8) }, // Knights
-    { S( 8, 2), S(13, 4) }  // Bishops
+    { S(21, 5), S(35, 8) }, // Knights
+    { S( 8, 0), S(14, 4) }  // Bishops
   };
 
   // RookOnFile[semiopen/open] contains bonuses for each rook when there is no
   // friendly pawn on the rook file.
-  const Score RookOnFile[2] = { S(19, 10), S(43, 21) };
+  const Score RookOnFile[2] = { S(20, 7), S(45, 20) };
 
   // ThreatBySafePawn[PieceType] contains bonuses according to which piece
   // type is attacked by a pawn which is protected or is not attacked.
@@ -181,13 +186,15 @@ namespace {
   // Assorted bonuses and penalties used by evaluation
   const Score MinorBehindPawn     = S(16,  0);
   const Score BishopPawns         = S( 8, 12);
-  const Score RookOnPawn          = S( 7, 27);
+  const Score RookOnPawn          = S( 8, 24);
   const Score TrappedRook         = S(92,  0);
-  const Score Checked             = S(20, 20);
-  const Score ThreatByHangingPawn = S(70, 63);
+  const Score SafeCheck           = S(20, 20);
+  const Score OtherCheck          = S(10, 10);
+  const Score ThreatByHangingPawn = S(71, 61);
   const Score LooseEnemies        = S( 0, 25);
-  const Score Hanging             = S(48, 28);
-  const Score ThreatByPawnPush    = S(31, 19);
+  const Score WeakQueen           = S(35,  0);
+  const Score Hanging             = S(48, 27);
+  const Score ThreatByPawnPush    = S(38, 22);
   const Score Unstoppable         = S( 0, 20);
 
   // Penalty for a bishop on a1/h1 (a8/h8 for black) which is trapped by
@@ -209,10 +216,10 @@ namespace {
 
   // Penalties for enemy's safe checks
   const int QueenContactCheck = 89;
-  const int QueenCheck        = 50;
-  const int RookCheck         = 45;
-  const int BishopCheck       = 6;
-  const int KnightCheck       = 14;
+  const int QueenCheck        = 62;
+  const int RookCheck         = 57;
+  const int BishopCheck       = 48;
+  const int KnightCheck       = 78;
 
 
   // eval_init() initializes king and attack bitboards for a given color
@@ -225,16 +232,17 @@ namespace {
     const Square Down = (Us == WHITE ? DELTA_S : DELTA_N);
 
     ei.pinnedPieces[Us] = pos.pinned_pieces(Us);
-    Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.square<KING>(Them));
+    Bitboard b = ei.attackedBy[Them][KING];
     ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES] |= b;
     ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES] |= ei.attackedBy[Us][PAWN] = ei.pi->pawn_attacks(Us);
+    ei.attackedBy2[Us] = ei.attackedBy[Us][PAWN] & ei.attackedBy[Us][KING];
 
     // Init king safety tables only if we are going to use them
     if (pos.non_pawn_material(Us) >= QueenValueMg)
     {
         ei.kingRing[Them] = b | shift_bb<Down>(b);
         b &= ei.attackedBy[Us][PAWN];
-        ei.kingAttackersCount[Us] = b ? popcount<Max15>(b) : 0;
+        ei.kingAttackersCount[Us] = popcount(b);
         ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] = ei.kingAttackersWeight[Us] = 0;
     }
     else
@@ -270,15 +278,14 @@ namespace {
         if (ei.pinnedPieces[Us] & s)
             b &= LineBB[pos.square<KING>(Us)][s];
 
+        ei.attackedBy2[Us] |= ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES] & b;
         ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES] |= ei.attackedBy[Us][Pt] |= b;
 
         if (b & ei.kingRing[Them])
         {
             ei.kingAttackersCount[Us]++;
             ei.kingAttackersWeight[Us] += KingAttackWeights[Pt];
-            bb = b & ei.attackedBy[Them][KING];
-            if (bb)
-                ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += popcount<Max15>(bb);
+            ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Us] += popcount(b & ei.attackedBy[Them][KING]);
         }
 
         if (Pt == QUEEN)
@@ -286,7 +293,7 @@ namespace {
                    | ei.attackedBy[Them][BISHOP]
                    | ei.attackedBy[Them][ROOK]);
 
-        int mob = popcount<Pt == QUEEN ? Full : Max15>(b & mobilityArea[Us]);
+        int mob = popcount(b & mobilityArea[Us]);
 
         mobility[Us] += MobilityBonus[Pt][mob];
 
@@ -331,11 +338,7 @@ namespace {
         {
             // Bonus for aligning with enemy pawns on the same rank/file
             if (relative_rank(Us, s) >= RANK_5)
-            {
-                Bitboard alignedPawns = pos.pieces(Them, PAWN) & PseudoAttacks[ROOK][s];
-                if (alignedPawns)
-                    score += RookOnPawn * popcount<Max15>(alignedPawns);
-            }
+                score += RookOnPawn * popcount(pos.pieces(Them, PAWN) & PseudoAttacks[ROOK][s]);
 
             // Bonus when on an open or semi-open file
             if (ei.pi->semiopen_file(Us, file_of(s)))
@@ -352,6 +355,13 @@ namespace {
                     score -= (TrappedRook - make_score(mob * 22, 0)) * (1 + !pos.can_castle(Us));
             }
         }
+
+        if (Pt == QUEEN)
+        {
+            // Penalty if any relative pin or discovered attack against the queen
+            if (pos.slider_blockers(pos.pieces(), pos.pieces(Them, ROOK, BISHOP), s))
+                score -= WeakQueen;
+        }
     }
 
     if (DoTrace)
@@ -372,9 +382,10 @@ namespace {
   template<Color Us, bool DoTrace>
   Score evaluate_king(const Position& pos, const EvalInfo& ei) {
 
-    const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
+    const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK   : WHITE);
+    const Square  Up = (Us == WHITE ? DELTA_N : DELTA_S);
 
-    Bitboard undefended, b, b1, b2, safe;
+    Bitboard undefended, b, b1, b2, safe, other;
     int attackUnits;
     const Square ksq = pos.square<KING>(Us);
 
@@ -384,13 +395,14 @@ namespace {
     // Main king safety evaluation
     if (ei.kingAttackersCount[Them])
     {
-        // Find the attacked squares around the king which have no defenders
-        // apart from the king itself.
-        undefended =  ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES]
-                    & ei.attackedBy[Us][KING]
-                    & ~(  ei.attackedBy[Us][PAWN]   | ei.attackedBy[Us][KNIGHT]
-                        | ei.attackedBy[Us][BISHOP] | ei.attackedBy[Us][ROOK]
-                        | ei.attackedBy[Us][QUEEN]);
+        // Find the attacked squares which are defended only by the king...
+        undefended =   ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES]
+                    &  ei.attackedBy[Us][KING]
+                    & ~ei.attackedBy2[Us];
+
+        // ... and those which are not defended at all in the larger king ring
+        b =  ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES] & ~ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES]
+           & ei.kingRing[Us] & ~pos.pieces(Them);
 
         // Initialize the 'attackUnits' variable, which is used later on as an
         // index into the KingDanger[] array. The initial value is based on the
@@ -399,46 +411,60 @@ namespace {
         // the pawn shelter (current 'score' value).
         attackUnits =  std::min(72, ei.kingAttackersCount[Them] * ei.kingAttackersWeight[Them])
                      +  9 * ei.kingAdjacentZoneAttacksCount[Them]
-                     + 27 * popcount<Max15>(undefended)
-                     + 11 * !!ei.pinnedPieces[Us]
+                     + 21 * popcount(undefended)
+                     + 12 * (popcount(b) + !!ei.pinnedPieces[Us])
                      - 64 * !pos.count<QUEEN>(Them)
                      - mg_value(score) / 8;
 
         // Analyse the enemy's safe queen contact checks. Firstly, find the
         // undefended squares around the king reachable by the enemy queen...
         b = undefended & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & ~pos.pieces(Them);
-        if (b)
-        {
-            // ...and then remove squares not supported by another enemy piece
-            b &=  ei.attackedBy[Them][PAWN]   | ei.attackedBy[Them][KNIGHT]
-                | ei.attackedBy[Them][BISHOP] | ei.attackedBy[Them][ROOK]
-                | ei.attackedBy[Them][KING];
 
-            if (b)
-                attackUnits += QueenContactCheck * popcount<Max15>(b);
-        }
+        // ...and keep squares supported by another enemy piece
+        attackUnits += QueenContactCheck * popcount(b & ei.attackedBy2[Them]);
+
+        // Analyse the safe enemy's checks which are possible on next move...
+        safe  = ~(ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES] | pos.pieces(Them));
 
-        // Analyse the enemy's safe distance checks for sliders and knights
-        safe = ~(ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES] | pos.pieces(Them));
+        // ... and some other potential checks, only requiring the square to be
+        // safe from pawn-attacks, and not being occupied by a blocked pawn.
+        other = ~(   ei.attackedBy[Us][PAWN]
+                  | (pos.pieces(Them, PAWN) & shift_bb<Up>(pos.pieces(PAWN))));
 
-        b1 = pos.attacks_from<ROOK  >(ksq) & safe;
-        b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq) & safe;
+        b1 = pos.attacks_from<ROOK  >(ksq);
+        b2 = pos.attacks_from<BISHOP>(ksq);
 
         // Enemy queen safe checks
-        if ((b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN])
-            attackUnits += QueenCheck, score -= Checked;
+        if ((b1 | b2) & ei.attackedBy[Them][QUEEN] & safe)
+            attackUnits += QueenCheck, score -= SafeCheck;
 
-        // Enemy rooks safe checks
-        if (b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK])
-            attackUnits += RookCheck, score -= Checked;
+        // For other pieces, also consider the square safe if attacked twice,
+        // and only defended by a queen.
+        safe |=  ei.attackedBy2[Them]
+               & ~(ei.attackedBy2[Us] | pos.pieces(Them))
+               & ei.attackedBy[Us][QUEEN];
 
-        // Enemy bishops safe checks
-        if (b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP])
-            attackUnits += BishopCheck, score -= Checked;
+        // Enemy rooks safe and other checks
+        if (b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK] & safe)
+            attackUnits += RookCheck, score -= SafeCheck;
 
-        // Enemy knights safe checks
-        if (pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT] & safe)
-            attackUnits += KnightCheck, score -= Checked;
+        else if (b1 & ei.attackedBy[Them][ROOK] & other)
+            score -= OtherCheck;
+
+        // Enemy bishops safe and other checks
+        if (b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP] & safe)
+            attackUnits += BishopCheck, score -= SafeCheck;
+
+        else if (b2 & ei.attackedBy[Them][BISHOP] & other)
+            score -= OtherCheck;
+
+        // Enemy knights safe and other checks
+        b = pos.attacks_from<KNIGHT>(ksq) & ei.attackedBy[Them][KNIGHT];
+        if (b & safe)
+            attackUnits += KnightCheck, score -= SafeCheck;
+
+        else if (b & other)
+            score -= OtherCheck;
 
         // Finally, extract the king danger score from the KingDanger[]
         // array and subtract the score from the evaluation.
@@ -465,6 +491,18 @@ namespace {
     const Bitboard TRank2BB = (Us == WHITE ? Rank2BB  : Rank7BB);
     const Bitboard TRank7BB = (Us == WHITE ? Rank7BB  : Rank2BB);
 
+    const Bitboard TheirCamp = (Us == WHITE ? Rank4BB | Rank5BB | Rank6BB | Rank7BB | Rank8BB
+                                            : Rank5BB | Rank4BB | Rank3BB | Rank2BB | Rank1BB);
+
+    const Bitboard QueenSide   = TheirCamp & (FileABB | FileBBB | FileCBB | FileDBB);
+    const Bitboard CenterFiles = TheirCamp & (FileCBB | FileDBB | FileEBB | FileFBB);
+    const Bitboard KingSide    = TheirCamp & (FileEBB | FileFBB | FileGBB | FileHBB);
+
+    const Bitboard KingFlank[FILE_NB] = {
+      QueenSide, QueenSide, QueenSide, CenterFiles,
+      CenterFiles, KingSide, KingSide, KingSide
+    };
+
     enum { Minor, Rook };
 
     Bitboard b, weak, defended, safeThreats;
@@ -511,9 +549,7 @@ namespace {
         while (b)
             score += Threat[Rook ][type_of(pos.piece_on(pop_lsb(&b)))];
 
-        b = weak & ~ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES];
-        if (b)
-            score += Hanging * popcount<Max15>(b);
+        score += Hanging * popcount(weak & ~ei.attackedBy[Them][ALL_PIECES]);
 
         b = weak & ei.attackedBy[Us][KING];
         if (b)
@@ -532,8 +568,19 @@ namespace {
        &  pos.pieces(Them)
        & ~ei.attackedBy[Us][PAWN];
 
-    if (b)
-        score += ThreatByPawnPush * popcount<Max15>(b);
+    score += ThreatByPawnPush * popcount(b);
+
+    // King tropism: firstly, find squares that we attack in the enemy king flank
+    b = ei.attackedBy[Us][ALL_PIECES] & KingFlank[file_of(pos.square<KING>(Them))];
+
+    // Secondly, add to the bitboard the squares which we attack twice in that flank
+    // but which are not protected by a enemy pawn. Note the trick to shift away the
+    // previous attack bits to the empty part of the bitboard.
+    b =  (b & ei.attackedBy2[Us] & ~ei.attackedBy[Them][PAWN])
+       | (Us == WHITE ? b >> 4 : b << 4);
+
+    // Count all these squares with a single popcount
+    score += make_score(7 * popcount(b), 0);
 
     if (DoTrace)
         Trace::add(THREAT, Us, score);
@@ -559,6 +606,7 @@ namespace {
         Square s = pop_lsb(&b);
 
         assert(pos.pawn_passed(Us, s));
+        assert(!(pos.pieces(PAWN) & forward_bb(Us, s)));
 
         int r = relative_rank(Us, s) - RANK_2;
         int rr = r * (r - 1);
@@ -611,9 +659,6 @@ namespace {
                 mbonus += rr + r * 2, ebonus += rr + r * 2;
         } // rr != 0
 
-        if (pos.count<PAWN>(Us) < pos.count<PAWN>(Them))
-            ebonus += ebonus / 4;
-
         score += make_score(mbonus, ebonus) + PassedFile[file_of(s)];
     }
 
@@ -656,7 +701,7 @@ namespace {
     assert(unsigned(safe >> (Us == WHITE ? 32 : 0)) == 0);
 
     // ...count safe + (behind & safe) with a single popcount
-    int bonus = popcount<Full>((Us == WHITE ? safe << 32 : safe >> 32) | (behind & safe));
+    int bonus = popcount((Us == WHITE ? safe << 32 : safe >> 32) | (behind & safe));
     int weight =  pos.count<KNIGHT>(Us) + pos.count<BISHOP>(Us)
                 + pos.count<KNIGHT>(Them) + pos.count<BISHOP>(Them);
 
@@ -707,7 +752,7 @@ namespace {
             // Endgame with opposite-colored bishops, but also other pieces. Still
             // a bit drawish, but not as drawish as with only the two bishops.
             else
-                sf = ScaleFactor(46 * sf / SCALE_FACTOR_NORMAL);
+                sf = ScaleFactor(46);
         }
         // Endings where weaker side can place his king in front of the opponent's
         // pawns are drawish.
@@ -754,6 +799,8 @@ Value Eval::evaluate(const Position& pos) {
 
   // Initialize attack and king safety bitboards
   ei.attackedBy[WHITE][ALL_PIECES] = ei.attackedBy[BLACK][ALL_PIECES] = 0;
+  ei.attackedBy[WHITE][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.square<KING>(WHITE));
+  ei.attackedBy[BLACK][KING] = pos.attacks_from<KING>(pos.square<KING>(BLACK));
   eval_init<WHITE>(pos, ei);
   eval_init<BLACK>(pos, ei);