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Join common code in the stages of next_move()
[stockfish] / src / movepick.cpp
index 59855dba66a56d0ab808f3f75bfce778aca4ee23..c013042aecf9032c8286580f5bb26b8f8764b15b 100644 (file)
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   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
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-
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   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
 */
 
-
-////
-//// Includes
-////
-
 #include <cassert>
 
-#include "history.h"
-#include "movegen.h"
 #include "movepick.h"
-#include "search.h"
-#include "value.h"
-
-
-////
-//// Local definitions
-////
 
 namespace {
 
-  /// Variables
-
-  MovePicker::MovegenPhase PhaseTable[32];
-  int MainSearchPhaseIndex;
-  int EvasionsPhaseIndex;
-  int QsearchWithChecksPhaseIndex;
-  int QsearchWithoutChecksPhaseIndex;
-
-}
-
-
-
-////
-//// Functions
-////
-
-
-/// Constructor for the MovePicker class.  Apart from the position for which
-/// it is asked to pick legal moves, MovePicker also wants some information
-/// to help it to return the presumably good moves first, to decide which
-/// moves to return (in the quiescence search, for instance, we only want to
-/// search captures, promotions and some checks) and about how important good
-/// move ordering is at the current node.
-
-MovePicker::MovePicker(const Position& p, bool pvnode, Move ttm, Move mk,
-                       Move k1, Move k2, Depth d) : pos(p) {
-  pvNode = pvnode;
-  ttMove = ttm;
-  mateKiller = (mk == ttm)? MOVE_NONE : mk;
-  killer1 = k1;
-  killer2 = k2;
-  depth = d;
-  movesPicked = 0;
-  numOfMoves = 0;
-  numOfBadCaptures = 0;
-  dc = p.discovered_check_candidates(p.side_to_move());
-
-  if (p.is_check())
-    phaseIndex = EvasionsPhaseIndex;
-  else if (depth > Depth(0))
-    phaseIndex = MainSearchPhaseIndex;
-  else if (depth == Depth(0))
-    phaseIndex = QsearchWithChecksPhaseIndex;
-  else
-    phaseIndex = QsearchWithoutChecksPhaseIndex;
-
-  pinned = p.pinned_pieces(p.side_to_move());
-
-  finished = false;
-}
-
+  enum Stages {
+    MAIN_TT, CAPTURE_INIT, GOOD_CAPTURE, KILLER0, KILLER1, COUNTERMOVE, QUIET_INIT, QUIET, BAD_CAPTURE,
+    EVASION_TT, EVASION_INIT, EVASION,
+    PROBCUT_TT, PROBCUT_INIT, PROBCUT,
+    QSEARCH_TT, QCAPTURE_INIT, QCAPTURE, QCHECK_INIT, QCHECK
+  };
 
-/// MovePicker::get_next_move() is the most important method of the MovePicker
-/// class.  It returns a new legal move every time it is called, until there
-/// are no more moves left of the types we are interested in.
+  // Helper filter used with select_move()
+  const auto Any = [](){ return true; };
 
-Move MovePicker::get_next_move() {
+  // partial_insertion_sort() sorts moves in descending order up to and including
+  // a given limit. The order of moves smaller than the limit is left unspecified.
+  void partial_insertion_sort(ExtMove* begin, ExtMove* end, int limit) {
 
-  Move move;
-
-  while (true)
-  {
-    // If we already have a list of generated moves, pick the best move from
-    // the list, and return it.
-    move = pick_move_from_list();
-    if (move != MOVE_NONE)
-    {
-        assert(move_is_ok(move));
-        return move;
-    }
-
-    // Next phase
-    phaseIndex++;
-    switch (PhaseTable[phaseIndex]) {
-
-    case PH_TT_MOVE:
-        if (ttMove != MOVE_NONE)
+    for (ExtMove *sortedEnd = begin, *p = begin + 1; p < end; ++p)
+        if (p->value >= limit)
         {
-            assert(move_is_ok(ttMove));
-            if (move_is_legal(pos, ttMove, pinned))
-                return ttMove;
+            ExtMove tmp = *p, *q;
+            *p = *++sortedEnd;
+            for (q = sortedEnd; q != begin && *(q - 1) < tmp; --q)
+                *q = *(q - 1);
+            *q = tmp;
         }
-        break;
-
-    case PH_MATE_KILLER:
-        if (mateKiller != MOVE_NONE)
-        {
-            assert(move_is_ok(mateKiller));
-            if (move_is_legal(pos, mateKiller, pinned))
-                return mateKiller;
-       }
-       break;
-
-    case PH_GOOD_CAPTURES:
-        numOfMoves = generate_captures(pos, moves);
-        score_captures();
-        movesPicked = 0;
-        break;
-
-    case PH_BAD_CAPTURES:
-        badCapturesPicked = 0;
-        break;
-
-    case PH_NONCAPTURES:
-        numOfMoves = generate_noncaptures(pos, moves);
-        score_noncaptures();
-        movesPicked = 0;
-        break;
-
-    case PH_EVASIONS:
-        assert(pos.is_check());
-        numOfMoves = generate_evasions(pos, moves);
-        score_evasions();
-        movesPicked = 0;
-        break;
-
-    case PH_QCAPTURES:
-        numOfMoves = generate_captures(pos, moves);
-        score_qcaptures();
-        movesPicked = 0;
-        break;
-
-    case PH_QCHECKS:
-        numOfMoves = generate_checks(pos, moves, dc);
-        movesPicked = 0;
-        break;
-
-    case PH_STOP:
-        return MOVE_NONE;
-
-    default:
-        assert(false);
-        return MOVE_NONE;
-    }
   }
-}
-
 
-/// A variant of get_next_move() which takes a lock as a parameter, used to
-/// prevent multiple threads from picking the same move at a split point.
+} // namespace
 
-Move MovePicker::get_next_move(Lock &lock) {
 
-   lock_grab(&lock);
-   if (finished)
-   {
-       lock_release(&lock);
-       return MOVE_NONE;
-   }
-   Move m = get_next_move();
-   if (m == MOVE_NONE)
-       finished = true;
+/// Constructors of the MovePicker class. As arguments we pass information
+/// to help it to return the (presumably) good moves first, to decide which
+/// moves to return (in the quiescence search, for instance, we only want to
+/// search captures, promotions, and some checks) and how important good move
+/// ordering is at the current node.
 
-   lock_release(&lock);
-   return m;
-}
+/// MovePicker constructor for the main search
+MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Depth d, const ButterflyHistory* mh,
+                       const CapturePieceToHistory* cph, const PieceToHistory** ch, Move cm, Move* killers_p)
+           : pos(p), mainHistory(mh), captureHistory(cph), contHistory(ch),
+             refutations{killers_p[0], killers_p[1], cm}, depth(d){
 
+  assert(d > DEPTH_ZERO);
 
-/// MovePicker::score_captures(), MovePicker::score_noncaptures(),
-/// MovePicker::score_evasions() and MovePicker::score_qcaptures() assign a
-/// numerical move ordering score to each move in a move list.  The moves
-/// with highest scores will be picked first by pick_move_from_list().
-
-void MovePicker::score_captures() {
-  // Winning and equal captures in the main search are ordered by MVV/LVA.
-  // Suprisingly, this appears to perform slightly better than SEE based
-  // move ordering.  The reason is probably that in a position with a winning
-  // capture, capturing a more valuable (but sufficiently defended) piece
-  // first usually doesn't hurt. The opponent will have to recapture, and
-  // the hanging piece will still be hanging (except in the unusual cases
-  // where it is possible to recapture with the hanging piece). Exchanging
-  // big pieces before capturing a hanging piece probably helps to reduce
-  // the subtree size. Instead of calculating SEE here to filter out 
-  // loosing captures, we delay the filtering in pick_move_from_list()
-  Move m;
-
-  for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
-  {
-      m = moves[i].move;
-      if (move_promotion(m))
-          moves[i].score = QueenValueMidgame;
-      else
-          moves[i].score = int(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)))
-                          -int(pos.type_of_piece_on(move_from(m)));
-  }
+  stage = pos.checkers() ? EVASION_TT : MAIN_TT;
+  ttMove = ttm && pos.pseudo_legal(ttm) ? ttm : MOVE_NONE;
+  stage += (ttMove == MOVE_NONE);
 }
 
-void MovePicker::score_noncaptures() {
-  // First score by history, when no history is available then use
-  // piece/square tables values. This seems to be better then a
-  // random choice when we don't have an history for any move.
-  Move m;
-  int hs;
-
-  for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
-  {
-      m = moves[i].move;
+/// MovePicker constructor for quiescence search
+MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Depth d, const ButterflyHistory* mh,
+                       const CapturePieceToHistory* cph, Square rs)
+           : pos(p), mainHistory(mh), captureHistory(cph), recaptureSquare(rs), depth(d) {
 
-      if (m == killer1)
-          hs = HistoryMax + 2;
-      else if (m == killer2)
-          hs = HistoryMax + 1;
-      else
-          hs = H.move_ordering_score(pos.piece_on(move_from(m)), m);
+  assert(d <= DEPTH_ZERO);
 
-      // Ensure moves in history are always sorted as first
-      if (hs > 0)
-          hs += 1000;
-
-      moves[i].score = hs + pos.mg_pst_delta(m);
-  }
+  stage = pos.checkers() ? EVASION_TT : QSEARCH_TT;
+  ttMove =    ttm
+           && pos.pseudo_legal(ttm)
+           && (depth > DEPTH_QS_RECAPTURES || to_sq(ttm) == recaptureSquare) ? ttm : MOVE_NONE;
+  stage += (ttMove == MOVE_NONE);
 }
 
-void MovePicker::score_evasions() {\r
-\r
-  Move m;\r
-  int hs;\r
-\r
-  // Use MVV/LVA ordering\r
-   for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)\r
-   {\r
-      m = moves[i].move;\r
-\r
-       if (m == ttMove)\r
-          hs = 2*HistoryMax;\r
-       else if (!pos.square_is_empty(move_to(m)))\r
-          hs = int(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)))\r
-              -int(pos.type_of_piece_on(move_from(m))) + HistoryMax;\r
-      else\r
-          hs = H.move_ordering_score(pos.piece_on(move_from(m)), m);\r
-\r
-      moves[i].score = hs;\r
-  }\r
-}
+/// MovePicker constructor for ProbCut: we generate captures with SEE higher
+/// than or equal to the given threshold.
+MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Value th, const CapturePieceToHistory* cph)
+           : pos(p), captureHistory(cph), threshold(th) {
 
-void MovePicker::score_qcaptures() {
+  assert(!pos.checkers());
 
-  // Use MVV/LVA ordering
-  for (int i = 0; i < numOfMoves; i++)
-  {
-      Move m = moves[i].move;
-      if (move_promotion(m))
-          moves[i].score = QueenValueMidgame;
-      else
-          moves[i].score = int(pos.midgame_value_of_piece_on(move_to(m)))
-                          -int(pos.type_of_piece_on(move_from(m)));
-  }
+  stage = PROBCUT_TT;
+  ttMove =   ttm
+          && pos.pseudo_legal(ttm)
+          && pos.capture(ttm)
+          && pos.see_ge(ttm, threshold) ? ttm : MOVE_NONE;
+  stage += (ttMove == MOVE_NONE);
 }
 
+/// MovePicker::score() assigns a numerical value to each move in a list, used
+/// for sorting. Captures are ordered by Most Valuable Victim (MVV), preferring
+/// captures with a good history. Quiets moves are ordered using the histories.
+template<GenType Type>
+void MovePicker::score() {
 
-/// find_best_index() loops across the moves and returns index of
-/// the highest scored one.
+  static_assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == EVASIONS, "Wrong type");
 
-int MovePicker::find_best_index() {
+  for (auto& m : *this)
+      if (Type == CAPTURES)
+          m.value =  PieceValue[MG][pos.piece_on(to_sq(m))]
+                   + (*captureHistory)[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)][type_of(pos.piece_on(to_sq(m)))];
 
-  int bestScore = -10000000, bestIndex = -1;
+      else if (Type == QUIETS)
+          m.value =  (*mainHistory)[pos.side_to_move()][from_to(m)]
+                   + (*contHistory[0])[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)]
+                   + (*contHistory[1])[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)]
+                   + (*contHistory[3])[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)];
 
-  for (int i = movesPicked; i < numOfMoves; i++)
-      if (moves[i].score > bestScore)
+      else // Type == EVASIONS
       {
-          bestIndex = i;
-          bestScore = moves[i].score;
+          if (pos.capture(m))
+              m.value =  PieceValue[MG][pos.piece_on(to_sq(m))]
+                       - Value(type_of(pos.moved_piece(m)));
+          else
+              m.value = (*mainHistory)[pos.side_to_move()][from_to(m)] - (1 << 28);
       }
-  return bestIndex;
 }
 
+/// MovePicker::select_move() returns the next move satisfying a predicate function
+template<PickType T, typename Pred>
+Move MovePicker::select_move(Pred filter) {
 
-/// MovePicker::pick_move_from_list() picks the move with the biggest score
-/// from a list of generated moves (moves[] or badCaptures[], depending on
-/// the current move generation phase).  It takes care not to return the
-/// transposition table move if that has already been serched previously.
-/// While picking captures in the PH_GOOD_CAPTURES phase (i.e. while picking
-/// non-losing captures in the main search), it moves all captures with
-/// negative SEE values to the badCaptures[] array.
-
-Move MovePicker::pick_move_from_list() {
-
-  int bestIndex;
-  Move move;
-
-  switch (PhaseTable[phaseIndex]) {
-  case PH_GOOD_CAPTURES:
-      assert(!pos.is_check());
-      assert(movesPicked >= 0);
-
-      while (movesPicked < numOfMoves)
-      {
-          bestIndex = find_best_index();
-
-          if (bestIndex != -1) // Found a possibly good capture
-          {
-              move = moves[bestIndex].move;
-              int seeValue = pos.see(move);
-              if (seeValue < 0)
-              {
-                  // Losing capture, move it to the badCaptures[] array
-                  assert(numOfBadCaptures < 63);
-                  moves[bestIndex].score = seeValue;
-                  badCaptures[numOfBadCaptures++] = moves[bestIndex];
-                  moves[bestIndex] = moves[--numOfMoves];
-                  continue;
-              }
-              moves[bestIndex] = moves[movesPicked++];
-              if (   move != ttMove
-                  && move != mateKiller
-                  && pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
-                  return move;
-          }
-      }
-      break;
-
-  case PH_NONCAPTURES:
-      assert(!pos.is_check());
-      assert(movesPicked >= 0);
-
-      while (movesPicked < numOfMoves)
-      {
-          // If this is a PV node or we have only picked a few moves, scan
-          // the entire move list for the best move.  If many moves have already
-          // been searched and it is not a PV node, we are probably failing low
-          // anyway, so we just pick the first move from the list.
-          bestIndex = (pvNode || movesPicked < 12) ? find_best_index() : movesPicked;
-
-          if (bestIndex != -1)
-          {
-              move = moves[bestIndex].move;
-              moves[bestIndex] = moves[movesPicked++];
-              if (   move != ttMove
-                  && move != mateKiller
-                  && pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
-                  return move;
-          }
-      }
-      break;
-
-  case PH_EVASIONS:
-      assert(pos.is_check());
-      assert(movesPicked >= 0);
+  while (cur < endMoves)
+  {
+      if (T == BEST_SCORE)
+          std::swap(*cur, *std::max_element(cur, endMoves));
 
-      while (movesPicked < numOfMoves)
-      {
-          bestIndex = find_best_index();
+      move = *cur++;
 
-          if (bestIndex != -1)
-          {
-              move = moves[bestIndex].move;
-              moves[bestIndex] = moves[movesPicked++];
-              return move;
-          }
-    }
-    break;
-
-  case PH_BAD_CAPTURES:
-      assert(!pos.is_check());
-      assert(badCapturesPicked >= 0);
-      // It's probably a good idea to use SEE move ordering here, instead
-      // of just picking the first move.  FIXME
-      while (badCapturesPicked < numOfBadCaptures)
-      {
-          move = badCaptures[badCapturesPicked++].move;
-          if (   move != ttMove
-              && move != mateKiller
-              && pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
-              return move;
-      }
-      break;
+      if (move != ttMove && filter())
+          return move;
+  }
+  return move = MOVE_NONE;
+}
 
-  case PH_QCAPTURES:
-      assert(!pos.is_check());
-      assert(movesPicked >= 0);
-      while (movesPicked < numOfMoves)
-      {
-          bestIndex = (movesPicked < 4 ? find_best_index() : movesPicked);
-
-          if (bestIndex != -1)
-          {
-              move = moves[bestIndex].move;
-              moves[bestIndex] = moves[movesPicked++];
-              // Remember to change the line below if we decide to hash the qsearch!
-              // Maybe also postpone the legality check until after futility pruning?
-              if (/* move != ttMove && */ pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
-                  return move;
-          }
-      }
-      break;
-
-  case PH_QCHECKS:
-      assert(!pos.is_check());
-      assert(movesPicked >= 0);
-      // Perhaps we should do something better than just picking the first
-      // move here?  FIXME
-      while (movesPicked < numOfMoves)
+/// MovePicker::next_move() is the most important method of the MovePicker class. It
+/// returns a new pseudo legal move every time it is called, until there are no more
+/// moves left. It picks the move with the highest score from a list of generated moves.
+Move MovePicker::next_move(bool skipQuiets) {
+
+top:
+  switch (stage) {
+
+  case MAIN_TT:
+  case EVASION_TT:
+  case QSEARCH_TT:
+  case PROBCUT_TT:
+      ++stage;
+      return ttMove;
+
+  case CAPTURE_INIT:
+  case PROBCUT_INIT:
+  case QCAPTURE_INIT:
+      endBadCaptures = cur = moves;
+      endMoves = generate<CAPTURES>(pos, cur);
+      score<CAPTURES>();
+      ++stage;
+      goto top;
+
+  case GOOD_CAPTURE:
+      if (select_move<BEST_SCORE>([&](){ return  pos.see_ge(move, Value(-55 * (cur-1)->value / 1024)) ?
+                                                 // Move losing capture to endBadCaptures to be tried later
+                                                 true : (*endBadCaptures++ = move, false); }))
+          return move;
+
+      // If the countermove is the same as a killer, skip it
+      if (   refutations[0] == refutations[2]
+          || refutations[1] == refutations[2])
+          refutations[2] = MOVE_NONE;
+      ++stage;
+      /* fallthrough */
+
+  case KILLER0:
+  case KILLER1:
+  case COUNTERMOVE:
+      while (stage <= COUNTERMOVE)
       {
-          move = moves[movesPicked++].move;
-          // Remember to change the line below if we decide to hash the qsearch!
-          if (/* move != ttMove && */ pos.pl_move_is_legal(move, pinned))
+          move = refutations[ stage++ - KILLER0];
+          if (    move != MOVE_NONE
+              &&  move != ttMove
+              &&  pos.pseudo_legal(move)
+              && !pos.capture(move))
               return move;
       }
-      break;
-
-  default:
-      break;
+      /* fallthrough */
+
+  case QUIET_INIT:
+      cur = endBadCaptures;
+      endMoves = generate<QUIETS>(pos, cur);
+      score<QUIETS>();
+      partial_insertion_sort(cur, endMoves, -4000 * depth / ONE_PLY);
+      ++stage;
+      /* fallthrough */
+
+  case QUIET:
+      if (   !skipQuiets
+          && select_move<NEXT>([&](){return    move != refutations[0]
+                                            && move != refutations[1]
+                                            && move != refutations[2];}))
+          return move;
+
+      // Point to beginning and end of bad captures
+      cur = moves, endMoves = endBadCaptures;
+      ++stage;
+      /* fallthrough */
+
+  case BAD_CAPTURE:
+      return select_move<NEXT>(Any);
+
+  case EVASION_INIT:
+      cur = moves;
+      endMoves = generate<EVASIONS>(pos, cur);
+      score<EVASIONS>();
+      ++stage;
+      /* fallthrough */
+
+  case EVASION:
+      return select_move<BEST_SCORE>(Any);
+
+  case PROBCUT:
+      return select_move<BEST_SCORE>([&](){ return pos.see_ge(move, threshold); });
+
+  case QCAPTURE:
+      if (select_move<BEST_SCORE>([&](){ return   depth > DEPTH_QS_RECAPTURES
+                                               || to_sq(move) == recaptureSquare; }))
+          return move;
+
+      // If we did not find any move and we do not try checks, we have finished
+      if (depth != DEPTH_QS_CHECKS)
+          return MOVE_NONE;
+
+      ++stage;
+      /* fallthrough */
+
+  case QCHECK_INIT:
+      cur = moves;
+      endMoves = generate<QUIET_CHECKS>(pos, cur);
+      ++stage;
+      /* fallthrough */
+
+  case QCHECK:
+      return select_move<NEXT>(Any);
   }
-  return MOVE_NONE;
-}
-
-
-/// MovePicker::current_move_type() returns the type of the just
-/// picked next move. It can be used in search to further differentiate
-/// according to the current move type: capture, non capture, escape, etc.
-MovePicker::MovegenPhase MovePicker::current_move_type() const {
-
-  return PhaseTable[phaseIndex];
-}
-
 
-/// MovePicker::init_phase_table() initializes the PhaseTable[],
-/// MainSearchPhaseIndex, EvasionPhaseIndex, QsearchWithChecksPhaseIndex
-/// and QsearchWithoutChecksPhaseIndex variables. It is only called once
-/// during program startup, and never again while the program is running.
-
-void MovePicker::init_phase_table() {
-
-  int i = 0;
-
-  // Main search
-  MainSearchPhaseIndex = i - 1;
-  PhaseTable[i++] = PH_TT_MOVE;
-  PhaseTable[i++] = PH_MATE_KILLER;
-  PhaseTable[i++] = PH_GOOD_CAPTURES;
-  // PH_KILLER_1 and PH_KILLER_2 are not yet used.
-  // PhaseTable[i++] = PH_KILLER_1;
-  // PhaseTable[i++] = PH_KILLER_2;
-  PhaseTable[i++] = PH_NONCAPTURES;
-  PhaseTable[i++] = PH_BAD_CAPTURES;
-  PhaseTable[i++] = PH_STOP;
-
-  // Check evasions
-  EvasionsPhaseIndex = i - 1;
-  PhaseTable[i++] = PH_EVASIONS;
-  PhaseTable[i++] = PH_STOP;
-
-  // Quiescence search with checks
-  QsearchWithChecksPhaseIndex = i - 1;
-  PhaseTable[i++] = PH_QCAPTURES;
-  PhaseTable[i++] = PH_QCHECKS;
-  PhaseTable[i++] = PH_STOP;
-
-  // Quiescence search without checks
-  QsearchWithoutChecksPhaseIndex = i - 1;
-  PhaseTable[i++] = PH_QCAPTURES;
-  PhaseTable[i++] = PH_STOP;
+  assert(false);
+  return MOVE_NONE; // Silence warning
 }