]> git.sesse.net Git - stockfish/blobdiff - src/material.cpp
Simplify endgame functions handling
[stockfish] / src / material.cpp
index 10daaeb53ae6df5d3507eda190ca6bb6d99b691a..c9dcaba1d42c8441a02bb03638ac80b75d3c3520 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 Marco Costalba
+  Copyright (C) 2008-2009 Marco Costalba
 
   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 <sstream>
 #include <map>
 
 #include "material.h"
 
+using std::string;
 
 ////
 //// Local definitions
 
 namespace {
 
-  const Value BishopPairMidgameBonus = Value(100);
-  const Value BishopPairEndgameBonus = Value(100);
+  // Values modified by Joona Kiiski
+  const Value BishopPairMidgameBonus = Value(109);
+  const Value BishopPairEndgameBonus = Value(97);
 
   Key KNNKMaterialKey, KKNNMaterialKey;
 
-  struct ScalingInfo
-  {
-      Color col;
-      ScalingFunction* fun;
-  };
-
+  // Unmapped endgame evaluation and scaling functions, these
+  // are accessed direcly and not through the function maps.
+  EvaluationFunction<KmmKm> EvaluateKmmKm(WHITE);
+  EvaluationFunction<KXK>   EvaluateKXK(WHITE), EvaluateKKX(BLACK);
+  ScalingFunction<KBPK>     ScaleKBPK(WHITE),   ScaleKKBP(BLACK);
+  ScalingFunction<KQKRP>    ScaleKQKRP(WHITE),  ScaleKRPKQ(BLACK);
+  ScalingFunction<KPsK>     ScaleKPsK(WHITE),   ScaleKKPs(BLACK);
+  ScalingFunction<KPKP>     ScaleKPKPw(WHITE),  ScaleKPKPb(BLACK);
 }
 
+
 ////
 //// Classes
 ////
 
+
+/// See header for a class description. It is declared here to avoid
+/// to include <map> in the header file.
+
 class EndgameFunctions {
 
+  typedef EndgameEvaluationFunctionBase EF;
+  typedef EndgameScalingFunctionBase SF;
+
 public:
   EndgameFunctions();
-  EndgameEvaluationFunction* getEEF(Key key);
-  ScalingInfo getESF(Key key);
+  ~EndgameFunctions();
+  EF* getEEF(Key key) const;
+  SF* getESF(Key key, Color* c) const;
 
 private:
-  void add(Key k, EndgameEvaluationFunction* f);
-  void add(Key k, Color c, ScalingFunction* f);
+  Key buildKey(const string& keyCode);
+  const string swapColors(const string& keyCode);
+  template<EndgameType> void add_ef(const string& keyCode);
+  template<EndgameType> void add_sf(const string& keyCode);
+
+  struct ScalingInfo
+  {
+      Color col;
+      SF* fun;
+  };
 
-  std::map<Key, EndgameEvaluationFunction*> EEFmap;
+  std::map<Key, EF*> EEFmap;
   std::map<Key, ScalingInfo> ESFmap;
 };
 
@@ -71,19 +93,6 @@ private:
 //// Functions
 ////
 
-/// MaterialInfo::init() is called during program initialization. It
-/// precomputes material hash keys for a few basic endgames, in order
-/// to make it easy to recognize such endgames when they occur.
-
-void MaterialInfo::init() {
-
-  typedef Key ZM[2][8][16];
-  const ZM& z = Position::zobMaterial;
-
-  KNNKMaterialKey = z[WHITE][KNIGHT][1] ^ z[WHITE][KNIGHT][2];
-  KKNNMaterialKey = z[BLACK][KNIGHT][1] ^ z[BLACK][KNIGHT][2];
-}
-
 
 /// Constructor for the MaterialInfoTable class
 
@@ -96,9 +105,8 @@ MaterialInfoTable::MaterialInfoTable(unsigned int numOfEntries) {
   {
       std::cerr << "Failed to allocate " << (numOfEntries * sizeof(MaterialInfo))
                 << " bytes for material hash table." << std::endl;
-      exit(EXIT_FAILURE);
+      Application::exit_with_failure();
   }
-  clear();
 }
 
 
@@ -106,17 +114,8 @@ MaterialInfoTable::MaterialInfoTable(unsigned int numOfEntries) {
 
 MaterialInfoTable::~MaterialInfoTable() {
 
-  delete [] entries;
   delete funcs;
-}
-
-
-/// MaterialInfoTable::clear() clears a material hash table by setting
-/// all entries to 0.
-
-void MaterialInfoTable::clear() {
-
-  memset(entries, 0, size * sizeof(MaterialInfo));
+  delete [] entries;
 }
 
 
@@ -126,7 +125,7 @@ void MaterialInfoTable::clear() {
 /// is stored there, so we don't have to recompute everything when the
 /// same material configuration occurs again.
 
-MaterialInfo *MaterialInfoTable::get_material_info(const Position& pos) {
+MaterialInfoMaterialInfoTable::get_material_info(const Position& pos) {
 
   Key key = pos.get_material_key();
   int index = key & (size - 1);
@@ -136,7 +135,7 @@ MaterialInfo *MaterialInfoTable::get_material_info(const Position& pos) {
   // 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;
+      return mi;
 
   // Clear the MaterialInfo object, and set its key
   mi->clear();
@@ -146,41 +145,60 @@ MaterialInfo *MaterialInfoTable::get_material_info(const Position& pos) {
   // KNN vs K is a draw.
   if (key == KNNKMaterialKey || key == KKNNMaterialKey)
   {
-    mi->factor[WHITE] = mi->factor[BLACK] = 0;
-    return mi;
+      mi->factor[WHITE] = mi->factor[BLACK] = 0;
+      return mi;
   }
 
   // Let's look if we have a specialized evaluation function for this
-  // particular material configuration.
+  // particular material configuration. First we look for a fixed
+  // configuration one, then a generic one if previous search failed.
   if ((mi->evaluationFunction = funcs->getEEF(key)) != NULL)
       return mi;
 
   else if (   pos.non_pawn_material(BLACK) == Value(0)
            && pos.piece_count(BLACK, PAWN) == 0
-           && pos.non_pawn_material(WHITE) >= RookValueEndgame)
+           && pos.non_pawn_material(WHITE) >= RookValueMidgame)
   {
       mi->evaluationFunction = &EvaluateKXK;
       return mi;
   }
   else if (   pos.non_pawn_material(WHITE) == Value(0)
            && pos.piece_count(WHITE, PAWN) == 0
-           && pos.non_pawn_material(BLACK) >= RookValueEndgame)
+           && pos.non_pawn_material(BLACK) >= RookValueMidgame)
   {
       mi->evaluationFunction = &EvaluateKKX;
       return mi;
   }
+  else if (   pos.pawns() == EmptyBoardBB
+           && pos.rooks() == EmptyBoardBB
+           && pos.queens() == EmptyBoardBB)
+  {
+      // Minor piece endgame with at least one minor piece per side,
+      // and no pawns.
+      assert(pos.knights(WHITE) | pos.bishops(WHITE));
+      assert(pos.knights(BLACK) | pos.bishops(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;
+          return mi;
+      }
+  }
 
   // OK, we didn't find any special evaluation function for the current
   // material configuration. Is there a suitable scaling function?
   //
   // The code below is rather messy, and it could easily get worse later,
-  // if we decide to add more special cases.  We face problems when there
+  // if we decide to add more special cases. We face problems when there
   // are several conflicting applicable scaling functions and we need to
   // decide which one to use.
-  ScalingInfo si = funcs->getESF(key);
-  if (si.fun != NULL)
+  Color c;
+  EndgameScalingFunctionBase* sf;
+
+  if ((sf = funcs->getESF(key, &c)) != NULL)
   {
-      mi->scalingFunction[si.col] = si.fun;
+      mi->scalingFunction[c] = sf;
       return mi;
   }
 
@@ -227,9 +245,20 @@ MaterialInfo *MaterialInfoTable::get_material_info(const Position& pos) {
       }
   }
 
+  // Compute the space weight
+  if (pos.non_pawn_material(WHITE) + pos.non_pawn_material(BLACK) >=
+      2*QueenValueMidgame + 4*RookValueMidgame + 2*KnightValueMidgame)
+  {
+      int minorPieceCount =  pos.piece_count(WHITE, KNIGHT)
+                           + pos.piece_count(BLACK, KNIGHT)
+                           + pos.piece_count(WHITE, BISHOP)
+                           + pos.piece_count(BLACK, BISHOP);
+
+      mi->spaceWeight = minorPieceCount * minorPieceCount;
+  }
+
   // Evaluate the material balance
 
-  Color c;
   int sign;
   Value egValue = Value(0);
   Value mgValue = Value(0);
@@ -281,84 +310,107 @@ MaterialInfo *MaterialInfoTable::get_material_info(const Position& pos) {
         egValue -= sign * v;
     }
   }
-
   mi->mgValue = int16_t(mgValue);
   mi->egValue = int16_t(egValue);
   return mi;
 }
 
 
-/// EndgameFunctions members definition. This helper class is used to
-/// store the maps of end game and scaling functions that MaterialInfoTable
-/// will query for each key. The maps are constant, and are populated only
-/// at construction. Being per thread avoids to use locks to access them.
+/// EndgameFunctions member definitions. This class is used to store the maps
+/// of end game and scaling functions that MaterialInfoTable will query for
+/// each key. The maps are constant and are populated only at construction,
+/// but are per-thread instead of globals to avoid expensive locks needed
+/// because std::map is not guaranteed to be thread-safe even if accessed
+/// only for a lookup.
 
 EndgameFunctions::EndgameFunctions() {
 
-  typedef Key ZM[2][8][16];
-  const ZM& z = Position::zobMaterial;
-
-  static const Color W = WHITE;
-  static const Color B = BLACK;
-
-  KNNKMaterialKey = z[W][KNIGHT][1] ^ z[W][KNIGHT][2];
-  KKNNMaterialKey = z[B][KNIGHT][1] ^ z[B][KNIGHT][2];
-
-  add(z[W][PAWN][1], &EvaluateKPK);
-  add(z[B][PAWN][1], &EvaluateKKP);
-
-  add(z[W][BISHOP][1] ^ z[W][KNIGHT][1], &EvaluateKBNK);
-  add(z[B][BISHOP][1] ^ z[B][KNIGHT][1], &EvaluateKKBN);
-  add(z[W][ROOK][1]   ^ z[B][PAWN][1],   &EvaluateKRKP);
-  add(z[W][PAWN][1]   ^ z[B][ROOK][1],   &EvaluateKPKR);
-  add(z[W][ROOK][1]   ^ z[B][BISHOP][1], &EvaluateKRKB);
-  add(z[W][BISHOP][1] ^ z[B][ROOK][1],   &EvaluateKBKR);
-  add(z[W][ROOK][1]   ^ z[B][KNIGHT][1], &EvaluateKRKN);
-  add(z[W][KNIGHT][1] ^ z[B][ROOK][1],   &EvaluateKNKR);
-  add(z[W][QUEEN][1]  ^ z[B][ROOK][1],   &EvaluateKQKR);
-  add(z[W][ROOK][1]   ^ z[B][QUEEN][1],  &EvaluateKRKQ);
-
-  add(z[W][KNIGHT][1] ^ z[W][PAWN][1], W, &ScaleKNPK);
-  add(z[B][KNIGHT][1] ^ z[B][PAWN][1], B, &ScaleKKNP);
-
-  add(z[W][ROOK][1]   ^ z[W][PAWN][1]   ^ z[B][ROOK][1]  , W, &ScaleKRPKR);
-  add(z[W][ROOK][1]   ^ z[B][ROOK][1]   ^ z[B][PAWN][1]  , B, &ScaleKRKRP);
-  add(z[W][BISHOP][1] ^ z[W][PAWN][1]   ^ z[B][BISHOP][1], W, &ScaleKBPKB);
-  add(z[W][BISHOP][1] ^ z[B][BISHOP][1] ^ z[B][PAWN][1]  , B, &ScaleKBKBP);
-  add(z[W][BISHOP][1] ^ z[W][PAWN][1]   ^ z[B][KNIGHT][1], W, &ScaleKBPKN);
-  add(z[W][KNIGHT][1] ^ z[B][BISHOP][1] ^ z[B][PAWN][1]  , B, &ScaleKNKBP);
-
-  add(z[W][ROOK][1] ^ z[W][PAWN][1] ^ z[W][PAWN][2] ^ z[B][ROOK][1] ^ z[B][PAWN][1], W, &ScaleKRPPKRP);
-  add(z[W][ROOK][1] ^ z[W][PAWN][1] ^ z[B][ROOK][1] ^ z[B][PAWN][1] ^ z[B][PAWN][2], B, &ScaleKRPKRPP);
+  KNNKMaterialKey = buildKey("KNNK");
+  KKNNMaterialKey = buildKey("KKNN");
+
+  add_ef<KPK>("KPK");
+  add_ef<KBNK>("KBNK");
+  add_ef<KRKP>("KRKP");
+  add_ef<KRKB>("KRKB");
+  add_ef<KRKN>("KRKN");
+  add_ef<KQKR>("KQKR");
+  add_ef<KBBKN>("KBBKN");
+
+  add_sf<KNPK>("KNPK");
+  add_sf<KRPKR>("KRPKR");
+  add_sf<KBPKB>("KBPKB");
+  add_sf<KBPPKB>("KBPPKB");
+  add_sf<KBPKN>("KBPKN");
+  add_sf<KRPPKRP>("KRPPKRP");
+  add_sf<KRPPKRP>("KRPPKRP");
+}
+
+EndgameFunctions::~EndgameFunctions() {
+
+    for (std::map<Key, EF*>::iterator it = EEFmap.begin(); it != EEFmap.end(); ++it)
+        delete (*it).second;
+
+    for (std::map<Key, ScalingInfo>::iterator it = ESFmap.begin(); it != ESFmap.end(); ++it)
+        delete (*it).second.fun;
+}
+
+Key EndgameFunctions::buildKey(const string& keyCode) {
+
+    assert(keyCode.length() > 0 && keyCode[0] == 'K');
+    assert(keyCode.length() < 8);
+
+    std::stringstream s;
+    bool upcase = false;
+
+    // Build up a fen substring with the given pieces, note
+    // that the fen string could be of an illegal position.
+    for (size_t i = 0; i < keyCode.length(); i++)
+    {
+        if (keyCode[i] == 'K')
+            upcase = !upcase;
+
+        s << char(upcase? toupper(keyCode[i]) : tolower(keyCode[i]));
+    }
+    s << 8 - keyCode.length() << "/8/8/8/8/8/8/8 w -";
+    return Position(s.str()).get_material_key();
 }
 
-void EndgameFunctions::add(Key k, EndgameEvaluationFunction* f) {
+const string EndgameFunctions::swapColors(const string& keyCode) {
 
-  EEFmap.insert(std::pair<Key, EndgameEvaluationFunction*>(k, f));
+    // Build corresponding key for the opposite color: "KBPKN" -> "KNKBP"
+    size_t idx = keyCode.find("K", 1);
+    return keyCode.substr(idx) + keyCode.substr(0, idx);
 }
 
-void EndgameFunctions::add(Key k, Color c, ScalingFunction* f) {
+template<EndgameType et>
+void EndgameFunctions::add_ef(const string& keyCode) {
 
-  ScalingInfo s = {c, f};
-  ESFmap.insert(std::pair<Key, ScalingInfo>(k, s));
+  EEFmap.insert(std::pair<Key, EF*>(buildKey(keyCode), new EvaluationFunction<et>(WHITE)));
+  EEFmap.insert(std::pair<Key, EF*>(buildKey(swapColors(keyCode)), new EvaluationFunction<et>(BLACK)));
 }
 
-EndgameEvaluationFunction* EndgameFunctions::getEEF(Key key) {
+template<EndgameType et>
+void EndgameFunctions::add_sf(const string& keyCode) {
+
+  ScalingInfo s1 = {WHITE, new ScalingFunction<et>(WHITE)};
+  ScalingInfo s2 = {BLACK, new ScalingFunction<et>(BLACK)};
+
+  ESFmap.insert(std::pair<Key, ScalingInfo>(buildKey(keyCode), s1));
+  ESFmap.insert(std::pair<Key, ScalingInfo>(buildKey(swapColors(keyCode)), s2));
+}
 
-  EndgameEvaluationFunction* f = NULL;
-  std::map<Key, EndgameEvaluationFunction*>::iterator it(EEFmap.find(key));
-  if (it != EEFmap.end())
-      f = it->second;
+EndgameEvaluationFunctionBase* EndgameFunctions::getEEF(Key key) const {
 
-  return f;
+  std::map<Key, EF*>::const_iterator it(EEFmap.find(key));
+  return (it != EEFmap.end() ? it->second : NULL);
 }
 
-ScalingInfo EndgameFunctions::getESF(Key key) {
+EndgameScalingFunctionBase* EndgameFunctions::getESF(Key key, Color* c) const {
 
-  ScalingInfo si = {WHITE, NULL};
-  std::map<Key, ScalingInfo>::iterator it(ESFmap.find(key));
-  if (it != ESFmap.end())
-      si = it->second;
+  std::map<Key, ScalingInfo>::const_iterator it(ESFmap.find(key));
+  if (it == ESFmap.end())
+      return NULL;
 
-  return si;
+  *c = it->second.col;
+  return it->second.fun;
 }