Fix profile build for syzygy
[stockfish] / src / material.cpp
index 313a9cf..a14e337 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
@@ -17,9 +17,9 @@
   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
 */
 
+#include <algorithm>  // For std::min
 #include <cassert>
 #include <cstring>
-#include <algorithm>
 
 #include "material.h"
 
@@ -27,30 +27,35 @@ using namespace std;
 
 namespace {
 
-  // Values modified by Joona Kiiski
-  const Value MidgameLimit = Value(15581);
-  const Value EndgameLimit = Value(3998);
-
-  // Scale factors used when one side has no more pawns
-  const int NoPawnsSF[4] = { 6, 12, 32 };
-
   // Polynomial material balance parameters
-  const Value RedundantQueenPenalty = Value(320);
-  const Value RedundantRookPenalty  = Value(554);
-
-  const int LinearCoefficients[6] = { 1617, -162, -1172, -190, 105, 26 };
 
-  const int QuadraticCoefficientsSameColor[][8] = {
-  { 7, 7, 7, 7, 7, 7 }, { 39, 2, 7, 7, 7, 7 }, { 35, 271, -4, 7, 7, 7 },
-  { 7, 25, 4, 7, 7, 7 }, { -27, -2, 46, 100, 56, 7 }, { 58, 29, 83, 148, -3, -25 } };
-
-  const int QuadraticCoefficientsOppositeColor[][8] = {
-  { 41, 41, 41, 41, 41, 41 }, { 37, 41, 41, 41, 41, 41 }, { 10, 62, 41, 41, 41, 41 },
-  { 57, 64, 39, 41, 41, 41 }, { 50, 40, 23, -22, 41, 41 }, { 106, 101, 3, 151, 171, 41 } };
-
-  // Endgame evaluation and scaling functions accessed direcly and not through
-  // the function maps because correspond to more then one material hash key.
-  Endgame<KmmKm> EvaluateKmmKm[] = { Endgame<KmmKm>(WHITE), Endgame<KmmKm>(BLACK) };
+  //                      pair  pawn knight bishop rook queen
+  const int Linear[6] = { 1852, -162, -1122, -183,  249, -154 };
+
+  const int QuadraticSameSide[][PIECE_TYPE_NB] = {
+    //            OUR PIECES
+    // pair pawn knight bishop rook queen
+    {   0                               }, // Bishop pair
+    {  39,    2                         }, // Pawn
+    {  35,  271,  -4                    }, // Knight      OUR PIECES
+    {   0,  105,   4,    0              }, // Bishop
+    { -27,   -2,  46,   100,  -141      }, // Rook
+    {-177,   25, 129,   142,  -137,   0 }  // Queen
+  };
+
+  const int QuadraticOppositeSide[][PIECE_TYPE_NB] = {
+    //           THEIR PIECES
+    // pair pawn knight bishop rook queen
+    {   0                               }, // Bishop pair
+    {  37,    0                         }, // Pawn
+    {  10,   62,   0                    }, // Knight      OUR PIECES
+    {  57,   64,  39,     0             }, // Bishop
+    {  50,   40,  23,   -22,    0       }, // Rook
+    {  98,  105, -39,   141,  274,    0 }  // Queen
+  };
+
+  // Endgame evaluation and scaling functions are accessed directly and not through
+  // the function maps because they correspond to more than one material hash key.
   Endgame<KXK>   EvaluateKXK[]   = { Endgame<KXK>(WHITE),   Endgame<KXK>(BLACK) };
 
   Endgame<KBPsK>  ScaleKBPsK[]  = { Endgame<KBPsK>(WHITE),  Endgame<KBPsK>(BLACK) };
@@ -61,91 +66,94 @@ namespace {
   // Helper templates used to detect a given material distribution
   template<Color Us> bool is_KXK(const Position& pos) {
     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
-    return   pos.non_pawn_material(Them) == VALUE_ZERO
-          && pos.piece_count(Them, PAWN) == 0
-          && pos.non_pawn_material(Us)   >= RookValueMidgame;
+    return  !more_than_one(pos.pieces(Them))
+          && pos.non_pawn_material(Us) >= RookValueMg;
   }
 
   template<Color Us> bool is_KBPsKs(const Position& pos) {
-    return   pos.non_pawn_material(Us)   == BishopValueMidgame
-          && pos.piece_count(Us, BISHOP) == 1
-          && pos.piece_count(Us, PAWN)   >= 1;
+    return   pos.non_pawn_material(Us) == BishopValueMg
+          && pos.count<BISHOP>(Us) == 1
+          && pos.count<PAWN  >(Us) >= 1;
   }
 
   template<Color Us> bool is_KQKRPs(const Position& pos) {
     const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
-    return   pos.piece_count(Us, PAWN)    == 0
-          && pos.non_pawn_material(Us)    == QueenValueMidgame
-          && pos.piece_count(Us, QUEEN)   == 1
-          && pos.piece_count(Them, ROOK)  == 1
-          && pos.piece_count(Them, PAWN)  >= 1;
+    return  !pos.count<PAWN>(Us)
+          && pos.non_pawn_material(Us) == QueenValueMg
+          && pos.count<QUEEN>(Us)  == 1
+          && pos.count<ROOK>(Them) == 1
+          && pos.count<PAWN>(Them) >= 1;
   }
 
-} // namespace
+  /// imbalance() calculates the imbalance by comparing the piece count of each
+  /// piece type for both colors.
 
+  template<Color Us>
+  int imbalance(const int pieceCount[][PIECE_TYPE_NB]) {
 
-/// MaterialInfoTable c'tor and d'tor allocate and free the space for Endgames
+    const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
+
+    int bonus = 0;
+
+    // Second-degree polynomial material imbalance by Tord Romstad
+    for (int pt1 = NO_PIECE_TYPE; pt1 <= QUEEN; ++pt1)
+    {
+        if (!pieceCount[Us][pt1])
+            continue;
 
-void MaterialInfoTable::init() { Base::init(); if (!funcs) funcs = new Endgames(); }
-MaterialInfoTable::~MaterialInfoTable() { delete funcs; }
+        int v = Linear[pt1];
 
+        for (int pt2 = NO_PIECE_TYPE; pt2 <= pt1; ++pt2)
+            v +=  QuadraticSameSide[pt1][pt2] * pieceCount[Us][pt2]
+                + QuadraticOppositeSide[pt1][pt2] * pieceCount[Them][pt2];
 
-/// MaterialInfoTable::material_info() takes a position object as input,
-/// computes or looks up a MaterialInfo object, and returns a pointer to it.
-/// If the material configuration is not already present in the table, it
-/// is stored there, so we don't have to recompute everything when the
-/// same material configuration occurs again.
+        bonus += pieceCount[Us][pt1] * v;
+    }
 
-MaterialInfo* MaterialInfoTable::material_info(const Position& pos) const {
+    return bonus;
+  }
+
+} // namespace
+
+namespace Material {
+
+/// Material::probe() takes a position object as input, looks up a MaterialEntry
+/// object, and returns a pointer to it. If the material configuration is not
+/// already present in the table, it is computed and stored there, so we don't
+/// have to recompute everything when the same material configuration occurs again.
+
+Entry* probe(const Position& pos, Table& entries, Endgames& endgames) {
 
   Key key = pos.material_key();
-  MaterialInfo* mi = probe(key);
+  Entry* e = entries[key];
 
-  // If mi->key matches the position's material hash key, it means that we
+  // If e->key matches the position's material hash key, it means that we
   // have analysed this material configuration before, and we can simply
   // return the information we found the last time instead of recomputing it.
-  if (mi->key == key)
-      return mi;
+  if (e->key == key)
+      return e;
 
-  // Initialize MaterialInfo entry
-  memset(mi, 0, sizeof(MaterialInfo));
-  mi->key = key;
-  mi->factor[WHITE] = mi->factor[BLACK] = (uint8_t)SCALE_FACTOR_NORMAL;
+  std::memset(e, 0, sizeof(Entry));
+  e->key = key;
+  e->factor[WHITE] = e->factor[BLACK] = (uint8_t)SCALE_FACTOR_NORMAL;
+  e->gamePhase = pos.game_phase();
 
-  // Store game phase
-  mi->gamePhase = MaterialInfoTable::game_phase(pos);
-
-  // Let's look if we have a specialized evaluation function for this
-  // particular material configuration. First we look for a fixed
-  // configuration one, then a generic one if previous search failed.
-  if ((mi->evaluationFunction = funcs->get<Value>(key)) != NULL)
-      return mi;
+  // Let's look if we have a specialized evaluation function for this particular
+  // material configuration. Firstly we look for a fixed configuration one, then
+  // for a generic one if the previous search failed.
+  if (endgames.probe(key, e->evaluationFunction))
+      return e;
 
   if (is_KXK<WHITE>(pos))
   {
-      mi->evaluationFunction = &EvaluateKXK[WHITE];
-      return mi;
+      e->evaluationFunction = &EvaluateKXK[WHITE];
+      return e;
   }
 
   if (is_KXK<BLACK>(pos))
   {
-      mi->evaluationFunction = &EvaluateKXK[BLACK];
-      return mi;
-  }
-
-  if (!pos.pieces(PAWN) && !pos.pieces(ROOK) && !pos.pieces(QUEEN))
-  {
-      // Minor piece endgame with at least one minor piece per side and
-      // no pawns. Note that the case KmmK is already handled by KXK.
-      assert((pos.pieces(KNIGHT, WHITE) | pos.pieces(BISHOP, WHITE)));
-      assert((pos.pieces(KNIGHT, BLACK) | pos.pieces(BISHOP, BLACK)));
-
-      if (   pos.piece_count(WHITE, BISHOP) + pos.piece_count(WHITE, KNIGHT) <= 2
-          && pos.piece_count(BLACK, BISHOP) + pos.piece_count(BLACK, KNIGHT) <= 2)
-      {
-          mi->evaluationFunction = &EvaluateKmmKm[pos.side_to_move()];
-          return mi;
-      }
+      e->evaluationFunction = &EvaluateKXK[BLACK];
+      return e;
   }
 
   // OK, we didn't find any special evaluation function for the current
@@ -155,132 +163,86 @@ MaterialInfo* MaterialInfoTable::material_info(const Position& pos) const {
   // scaling functions and we need to decide which one to use.
   EndgameBase<ScaleFactor>* sf;
 
-  if ((sf = funcs->get<ScaleFactor>(key)) != NULL)
+  if (endgames.probe(key, sf))
   {
-      mi->scalingFunction[sf->color()] = sf;
-      return mi;
+      e->scalingFunction[sf->color()] = sf;
+      return e;
   }
 
-  // Generic scaling functions that refer to more then one material
-  // distribution. Should be probed after the specialized ones.
+  // Generic scaling functions that refer to more than one material
+  // distribution. They should be probed after the specialized ones.
   // Note that these ones don't return after setting the function.
   if (is_KBPsKs<WHITE>(pos))
-      mi->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKBPsK[WHITE];
+      e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKBPsK[WHITE];
 
   if (is_KBPsKs<BLACK>(pos))
-      mi->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKBPsK[BLACK];
+      e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKBPsK[BLACK];
 
   if (is_KQKRPs<WHITE>(pos))
-      mi->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKQKRPs[WHITE];
+      e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKQKRPs[WHITE];
 
   else if (is_KQKRPs<BLACK>(pos))
-      mi->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKQKRPs[BLACK];
+      e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKQKRPs[BLACK];
 
   Value npm_w = pos.non_pawn_material(WHITE);
   Value npm_b = pos.non_pawn_material(BLACK);
 
-  if (npm_w + npm_b == VALUE_ZERO)
+  if (npm_w + npm_b == VALUE_ZERO && pos.pieces(PAWN))
   {
-      if (pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 0)
+      if (!pos.count<PAWN>(BLACK))
       {
-          assert(pos.piece_count(WHITE, PAWN) >= 2);
-          mi->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPsK[WHITE];
+          assert(pos.count<PAWN>(WHITE) >= 2);
+          e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPsK[WHITE];
       }
-      else if (pos.piece_count(WHITE, PAWN) == 0)
+      else if (!pos.count<PAWN>(WHITE))
       {
-          assert(pos.piece_count(BLACK, PAWN) >= 2);
-          mi->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPsK[BLACK];
+          assert(pos.count<PAWN>(BLACK) >= 2);
+          e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPsK[BLACK];
       }
-      else if (pos.piece_count(WHITE, PAWN) == 1 && pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 1)
+      else if (pos.count<PAWN>(WHITE) == 1 && pos.count<PAWN>(BLACK) == 1)
       {
           // This is a special case because we set scaling functions
           // for both colors instead of only one.
-          mi->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPKP[WHITE];
-          mi->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPKP[BLACK];
+          e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPKP[WHITE];
+          e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPKP[BLACK];
       }
   }
 
-  // No pawns makes it difficult to win, even with a material advantage
-  if (pos.piece_count(WHITE, PAWN) == 0 && npm_w - npm_b <= BishopValueMidgame)
-  {
-      mi->factor[WHITE] = uint8_t
-      (npm_w == npm_b || npm_w < RookValueMidgame ? 0 : NoPawnsSF[std::min(pos.piece_count(WHITE, BISHOP), 2)]);
-  }
+  // No pawns makes it difficult to win, even with a material advantage. This
+  // catches some trivial draws like KK, KBK and KNK and gives a very drawish
+  // scale factor for cases such as KRKBP and KmmKm (except for KBBKN).
+  if (!pos.count<PAWN>(WHITE) && npm_w - npm_b <= BishopValueMg)
+      e->factor[WHITE] = uint8_t(npm_w < RookValueMg ? SCALE_FACTOR_DRAW : npm_b <= BishopValueMg ? 4 : 12);
 
-  if (pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 0 && npm_b - npm_w <= BishopValueMidgame)
-  {
-      mi->factor[BLACK] = uint8_t
-      (npm_w == npm_b || npm_b < RookValueMidgame ? 0 : NoPawnsSF[std::min(pos.piece_count(BLACK, BISHOP), 2)]);
-  }
+  if (!pos.count<PAWN>(BLACK) && npm_b - npm_w <= BishopValueMg)
+      e->factor[BLACK] = uint8_t(npm_b < RookValueMg ? SCALE_FACTOR_DRAW : npm_w <= BishopValueMg ? 4 : 12);
+
+  if (pos.count<PAWN>(WHITE) == 1 && npm_w - npm_b <= BishopValueMg)
+      e->factor[WHITE] = (uint8_t) SCALE_FACTOR_ONEPAWN;
+
+  if (pos.count<PAWN>(BLACK) == 1 && npm_b - npm_w <= BishopValueMg)
+      e->factor[BLACK] = (uint8_t) SCALE_FACTOR_ONEPAWN;
 
   // Compute the space weight
-  if (npm_w + npm_b >= 2 * QueenValueMidgame + 4 * RookValueMidgame + 2 * KnightValueMidgame)
+  if (npm_w + npm_b >= 2 * QueenValueMg + 4 * RookValueMg + 2 * KnightValueMg)
   {
-      int minorPieceCount =  pos.piece_count(WHITE, KNIGHT) + pos.piece_count(WHITE, BISHOP)
-                           + pos.piece_count(BLACK, KNIGHT) + pos.piece_count(BLACK, BISHOP);
+      int minorPieceCount =  pos.count<KNIGHT>(WHITE) + pos.count<BISHOP>(WHITE)
+                           + pos.count<KNIGHT>(BLACK) + pos.count<BISHOP>(BLACK);
 
-      mi->spaceWeight = minorPieceCount * minorPieceCount;
+      e->spaceWeight = make_score(minorPieceCount * minorPieceCount, 0);
   }
 
   // Evaluate the material imbalance. We use PIECE_TYPE_NONE as a place holder
-  // for the bishop pair "extended piece", this allow us to be more flexible
+  // for the bishop pair "extended piece", which allows us to be more flexible
   // in defining bishop pair bonuses.
-  const int pieceCount[2][8] = {
-  { pos.piece_count(WHITE, BISHOP) > 1, pos.piece_count(WHITE, PAWN), pos.piece_count(WHITE, KNIGHT),
-    pos.piece_count(WHITE, BISHOP)    , pos.piece_count(WHITE, ROOK), pos.piece_count(WHITE, QUEEN) },
-  { pos.piece_count(BLACK, BISHOP) > 1, pos.piece_count(BLACK, PAWN), pos.piece_count(BLACK, KNIGHT),
-    pos.piece_count(BLACK, BISHOP)    , pos.piece_count(BLACK, ROOK), pos.piece_count(BLACK, QUEEN) } };
-
-  mi->value = int16_t((imbalance<WHITE>(pieceCount) - imbalance<BLACK>(pieceCount)) / 16);
-  return mi;
+  const int pieceCount[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB] = {
+  { pos.count<BISHOP>(WHITE) > 1, pos.count<PAWN>(WHITE), pos.count<KNIGHT>(WHITE),
+    pos.count<BISHOP>(WHITE)    , pos.count<ROOK>(WHITE), pos.count<QUEEN >(WHITE) },
+  { pos.count<BISHOP>(BLACK) > 1, pos.count<PAWN>(BLACK), pos.count<KNIGHT>(BLACK),
+    pos.count<BISHOP>(BLACK)    , pos.count<ROOK>(BLACK), pos.count<QUEEN >(BLACK) } };
+
+  e->value = (int16_t)((imbalance<WHITE>(pieceCount) - imbalance<BLACK>(pieceCount)) / 16);
+  return e;
 }
 
-
-/// MaterialInfoTable::imbalance() calculates imbalance comparing piece count of each
-/// piece type for both colors.
-
-template<Color Us>
-int MaterialInfoTable::imbalance(const int pieceCount[][8]) {
-
-  const Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
-
-  int pt1, pt2, pc, v;
-  int value = 0;
-
-  // Redundancy of major pieces, formula based on Kaufman's paper
-  // "The Evaluation of Material Imbalances in Chess"
-  if (pieceCount[Us][ROOK] > 0)
-      value -=  RedundantRookPenalty * (pieceCount[Us][ROOK] - 1)
-              + RedundantQueenPenalty * pieceCount[Us][QUEEN];
-
-  // Second-degree polynomial material imbalance by Tord Romstad
-  for (pt1 = NO_PIECE_TYPE; pt1 <= QUEEN; pt1++)
-  {
-      pc = pieceCount[Us][pt1];
-      if (!pc)
-          continue;
-
-      v = LinearCoefficients[pt1];
-
-      for (pt2 = NO_PIECE_TYPE; pt2 <= pt1; pt2++)
-          v +=  QuadraticCoefficientsSameColor[pt1][pt2] * pieceCount[Us][pt2]
-              + QuadraticCoefficientsOppositeColor[pt1][pt2] * pieceCount[Them][pt2];
-
-      value += pc * v;
-  }
-  return value;
-}
-
-
-/// MaterialInfoTable::game_phase() calculates the phase given the current
-/// position. Because the phase is strictly a function of the material, it
-/// is stored in MaterialInfo.
-
-Phase MaterialInfoTable::game_phase(const Position& pos) {
-
-  Value npm = pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK);
-
-  return  npm >= MidgameLimit ? PHASE_MIDGAME
-        : npm <= EndgameLimit ? PHASE_ENDGAME
-        : Phase(((npm - EndgameLimit) * 128) / (MidgameLimit - EndgameLimit));
-}
+} // namespace Material