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Join all capture init stages in MovePicker
[stockfish] / src / movepick.cpp
index e5aef10d2e9f5cd9d49f9064d1a13131620cfd30..51d85192a7c4df8b9c0cfdd0ea0c3adfb7b9ff13 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)
-  Copyright (C) 2008-2012 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
+  Copyright (C) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
+  Copyright (C) 2015-2018 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, 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
   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   (at your option) any later version.
 
-
   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
 */
 
-#include <algorithm>
 #include <cassert>
 
-#include "movegen.h"
 #include "movepick.h"
 
 namespace {
 
-  enum Sequencer {
-    MAIN_SEARCH,         TT_MOVE_S1, GOOD_CAPTURES_S1, KILLERS_S1, NONCAPTURES_1_S1,
-                         NONCAPTURES_2_S1, BAD_CAPTURES_S1, STOP_S1,
-    EVASIONS,            TT_MOVE_S2, EVASIONS_S2, STOP_S2,
-    CAPTURES_AND_CHECKS, TT_MOVE_S3, CAPTURES_S3, CHECKS_S3, STOP_S3,
-    CAPTURES,            TT_MOVE_S4, CAPTURES_S4, STOP_S4,
-    PROBCUT,             TT_MOVE_S5, CAPTURES_S5, STOP_S5,
-    RECAPTURES,          RECAPTURES_S6, STOP_S6
+  enum Stages {
+    MAIN_SEARCH, CAPTURES_INIT, GOOD_CAPTURES, KILLERS, COUNTERMOVE, QUIET_INIT, QUIET, BAD_CAPTURES,
+    EVASION, EVASIONS_INIT, ALL_EVASIONS,
+    PROBCUT, PROBCUT_CAPTURES_INIT, PROBCUT_CAPTURES,
+    QSEARCH, QCAPTURES_INIT, QCAPTURES, QCHECKS, QSEARCH_RECAPTURES, QRECAPTURES
   };
 
-  // Unary predicate used by std::partition to split positive scores from remaining
-  // ones so to sort separately the two sets, and with the second sort delayed.
-  inline bool has_positive_score(const MoveStack& move) { return move.score > 0; }
+  // 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) {
+
+    for (ExtMove *sortedEnd = begin, *p = begin + 1; p < end; ++p)
+        if (p->value >= limit)
+        {
+            ExtMove tmp = *p, *q;
+            *p = *++sortedEnd;
+            for (q = sortedEnd; q != begin && *(q - 1) < tmp; --q)
+                *q = *(q - 1);
+            *q = tmp;
+        }
+  }
+
+  // pick_best() finds the best move in the range (begin, end) and moves it to
+  // the front. It's faster than sorting all the moves in advance when there
+  // are few moves, e.g., the possible captures.
+  Move pick_best(ExtMove* begin, ExtMove* end) {
 
-  // Picks and moves to the front the best move in the range [firstMove, lastMove),
-  // it is faster than sorting all the moves in advance when moves are few, as
-  // normally are the possible captures.
-  inline MoveStack* pick_best(MoveStack* firstMove, MoveStack* lastMove)
-  {
-      std::swap(*firstMove, *std::max_element(firstMove, lastMove));
-      return firstMove;
+    std::swap(*begin, *std::max_element(begin, end));
+    return *begin;
   }
-}
+
+} // namespace
 
 
 /// Constructors of the MovePicker class. As arguments we pass information
-/// to help it to return the presumably good moves first, to decide which
+/// 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.
+/// search captures, promotions, and some checks) and how important good move
+/// ordering is at the current node.
 
-MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h,
-                       Search::Stack* ss, Value beta) : pos(p), H(h), depth(d) {
+/// 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), countermove(cm),
+             killers{killers_p[0], killers_p[1]}, depth(d){
 
   assert(d > DEPTH_ZERO);
 
-  captureThreshold = 0;
-  curMove = lastMove = 0;
-  badCaptures = moves + MAX_MOVES;
-
-  if (p.in_check())
-      phase = EVASIONS;
-
-  else
-  {
-      killers[0].move = ss->killers[0];
-      killers[1].move = ss->killers[1];
-
-      // Consider sligtly negative captures as good if at low depth and far from beta
-      if (ss && ss->eval < beta - PawnValueMidgame && d < 3 * ONE_PLY)
-          captureThreshold = -PawnValueMidgame;
-
-      // Consider negative captures as good if still enough to reach beta
-      else if (ss && ss->eval > beta)
-          captureThreshold = beta - ss->eval;
-
-      phase = MAIN_SEARCH;
-  }
-
-  ttMove = (ttm && pos.is_pseudo_legal(ttm) ? ttm : MOVE_NONE);
-  phase += (ttMove == MOVE_NONE);
+  stage = pos.checkers() ? EVASION : MAIN_SEARCH;
+  ttMove = ttm && pos.pseudo_legal(ttm) ? ttm : MOVE_NONE;
+  stage += (ttMove == MOVE_NONE);
 }
 
-MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Depth d, const History& h,
-                       Square sq) : pos(p), H(h), curMove(0), lastMove(0) {
+/// MovePicker constructor for quiescence search
+MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Depth d, const ButterflyHistory* mh,  const CapturePieceToHistory* cph, Square s)
+           : pos(p), mainHistory(mh), captureHistory(cph), depth(d) {
 
   assert(d <= DEPTH_ZERO);
 
-  if (p.in_check())
-      phase = EVASIONS;
-
-  else if (d >= DEPTH_QS_CHECKS)
-      phase = CAPTURES_AND_CHECKS;
+  if (pos.checkers())
+      stage = EVASION;
 
-  else if (d >= DEPTH_QS_RECAPTURES)
-  {
-      phase = CAPTURES;
+  else if (d > DEPTH_QS_RECAPTURES)
+      stage = QSEARCH;
 
-      // Skip TT move if is not a capture or a promotion, this avoids qsearch
-      // tree explosion due to a possible perpetual check or similar rare cases
-      // when TT table is full.
-      if (ttm && !pos.is_capture_or_promotion(ttm))
-          ttm = MOVE_NONE;
-  }
   else
   {
-      phase = RECAPTURES - 1;
-      recaptureSquare = sq;
-      ttm = MOVE_NONE;
+      stage = QSEARCH_RECAPTURES;
+      recaptureSquare = s;
+      return;
   }
 
-  ttMove = (ttm && pos.is_pseudo_legal(ttm) ? ttm : MOVE_NONE);
-  phase += (ttMove == MOVE_NONE);
-}
-
-MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, const History& h, PieceType parentCapture)
-                       : pos(p), H(h), curMove(0), lastMove(0) {
-
-  assert (!pos.in_check());
-
-  // In ProbCut we consider only captures better than parent's move
-  captureThreshold = PieceValueMidgame[Piece(parentCapture)];
-  phase = PROBCUT;
-
-  if (   ttm != MOVE_NONE
-      && (!pos.is_capture(ttm) ||  pos.see(ttm) <= captureThreshold))
-      ttm = MOVE_NONE;
-
-  ttMove = (ttm && pos.is_pseudo_legal(ttm) ? ttm : MOVE_NONE);
-  phase += (ttMove == MOVE_NONE);
+  ttMove = ttm && pos.pseudo_legal(ttm) ? ttm : MOVE_NONE;
+  stage += (ttMove == MOVE_NONE);
 }
 
+/// 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) {
 
-/// MovePicker::score_captures(), MovePicker::score_noncaptures() and
-/// MovePicker::score_evasions() assign a numerical move ordering score
-/// to each move in a move list.  The moves with highest scores will be
-/// picked first by next_move().
-
-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.
-  // In main search we want to push captures with negative SEE values to
-  // badCaptures[] array, but instead of doing it now we delay till when
-  // the move has been picked up in pick_move_from_list(), this way we save
-  // some SEE calls in case we get a cutoff (idea from Pablo Vazquez).
-  Move m;
-
-  for (MoveStack* cur = moves; cur != lastMove; cur++)
-  {
-      m = cur->move;
-      cur->score =  PieceValueMidgame[pos.piece_on(to_sq(m))]
-                  - type_of(pos.piece_moved(m));
-
-      if (is_promotion(m))
-          cur->score += PieceValueMidgame[Piece(promotion_piece_type(m))];
-  }
-}
+  assert(!pos.checkers());
 
-void MovePicker::score_noncaptures() {
+  stage = PROBCUT;
+  ttMove =   ttm
+          && pos.pseudo_legal(ttm)
+          && pos.capture(ttm)
+          && pos.see_ge(ttm, threshold) ? ttm : MOVE_NONE;
 
-  Move m;
-  Square from;
-
-  for (MoveStack* cur = moves; cur != lastMove; cur++)
-  {
-      m = cur->move;
-      from = from_sq(m);
-      cur->score = H.value(pos.piece_on(from), to_sq(m));
-  }
+  stage += (ttMove == MOVE_NONE);
 }
 
-void MovePicker::score_evasions() {
-  // Try good captures ordered by MVV/LVA, then non-captures if destination square
-  // is not under attack, ordered by history value, then bad-captures and quiet
-  // moves with a negative SEE. This last group is ordered by the SEE score.
-  Move m;
-  int seeScore;
-
-  if (lastMove < moves + 2)
-      return;
-
-  for (MoveStack* cur = moves; cur != lastMove; cur++)
-  {
-      m = cur->move;
-      if ((seeScore = pos.see_sign(m)) < 0)
-          cur->score = seeScore - History::MaxValue; // Be sure we are at the bottom
-      else if (pos.is_capture(m))
-          cur->score =  PieceValueMidgame[pos.piece_on(to_sq(m))]
-                      - type_of(pos.piece_moved(m)) + History::MaxValue;
-      else
-          cur->score = H.value(pos.piece_moved(m), to_sq(m));
-  }
-}
-
-
-/// MovePicker::next_phase() generates, scores and sorts the next bunch of moves,
-/// when there are no more moves to try for the current phase.
-
-void MovePicker::next_phase() {
-
-  curMove = moves;
-
-  switch (++phase) {
-
-  case TT_MOVE_S1: case TT_MOVE_S2: case TT_MOVE_S3: case TT_MOVE_S4: case TT_MOVE_S5:
-      lastMove = curMove + 1;
-      return;
-
-  case GOOD_CAPTURES_S1:
-  case CAPTURES_S3: case CAPTURES_S4: case CAPTURES_S5:
-  case RECAPTURES_S6:
-      lastMove = generate<MV_CAPTURE>(pos, moves);
-      score_captures();
-      return;
-
-  case KILLERS_S1:
-      curMove = killers;
-      lastMove = curMove + 2;
-      return;
-
-  case NONCAPTURES_1_S1:
-      lastNonCapture = lastMove = generate<MV_NON_CAPTURE>(pos, moves);
-      score_noncaptures();
-      lastMove = std::partition(curMove, lastMove, has_positive_score);
-      sort<MoveStack>(curMove, lastMove);
-      return;
-
-  case NONCAPTURES_2_S1:
-      curMove = lastMove;
-      lastMove = lastNonCapture;
-      if (depth >= 3 * ONE_PLY)
-          sort<MoveStack>(curMove, lastMove);
-      return;
-
-  case BAD_CAPTURES_S1:
-      // Bad captures SEE value is already calculated so just pick them in order
-      // to get SEE move ordering.
-      curMove = badCaptures;
-      lastMove = moves + MAX_MOVES;
-      return;
-
-  case EVASIONS_S2:
-      assert(pos.in_check());
-      lastMove = generate<MV_EVASION>(pos, moves);
-      score_evasions();
-      return;
-
-  case CHECKS_S3:
-      lastMove = generate<MV_NON_CAPTURE_CHECK>(pos, moves);
-      return;
-
-  case STOP_S1: case STOP_S2: case STOP_S3: case STOP_S4: case STOP_S5: case STOP_S6:
-      lastMove = curMove + 1; // Avoid another next_phase() call
-      return;
-
-  default:
-      assert(false);
-  }
+/// 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 are ordered using the histories.
+template<GenType Type>
+void MovePicker::score() {
+
+  static_assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == EVASIONS, "Wrong type");
+
+  for (auto& m : *this)
+      if (Type == CAPTURES)
+          m.value =  PieceValue[MG][pos.piece_on(to_sq(m))]
+                   + Value((*captureHistory)[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)][type_of(pos.piece_on(to_sq(m)))]);
+
+      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)];
+
+      else // Type == EVASIONS
+      {
+          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);
+      }
 }
 
+/// 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 biggest value from a list of generated moves
+/// taking care not to return the ttMove if it has already been searched.
 
-/// 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 biggest score from a list
-/// of generated moves taking care not to return the tt move if has already been
-/// searched previously. Note that this function is not thread safe so should be
-/// lock protected by caller when accessed through a shared MovePicker object.
-
-Move MovePicker::next_move() {
+Move MovePicker::next_move(bool skipQuiets) {
 
   Move move;
 
-  while (true)
-  {
-      while (curMove == lastMove)
-          next_phase();
+  switch (stage) {
 
-      switch (phase) {
+  case MAIN_SEARCH: case EVASION: case QSEARCH: case PROBCUT:
+      ++stage;
+      return ttMove;
 
-      case TT_MOVE_S1: case TT_MOVE_S2: case TT_MOVE_S3: case TT_MOVE_S4: case TT_MOVE_S5:
-          curMove++;
-          return ttMove;
-          break;
+  case CAPTURES_INIT:
+  case PROBCUT_CAPTURES_INIT:
+  case QCAPTURES_INIT:
+  case QSEARCH_RECAPTURES:
+      endBadCaptures = cur = moves;
+      endMoves = generate<CAPTURES>(pos, cur);
+      score<CAPTURES>();
+      ++stage;
 
-      case GOOD_CAPTURES_S1:
-          move = pick_best(curMove++, lastMove)->move;
+      // Rebranch at the top of the switch via a recursive call
+      return next_move(skipQuiets);
+
+  case GOOD_CAPTURES:
+      while (cur < endMoves)
+      {
+          move = pick_best(cur++, endMoves);
           if (move != ttMove)
           {
-              assert(captureThreshold <= 0); // Otherwise we cannot use see_sign()
-
-              int seeScore = pos.see_sign(move);
-              if (seeScore >= captureThreshold)
+              if (pos.see_ge(move, Value(-55 * (cur-1)->value / 1024)))
                   return move;
 
-              // Losing capture, move it to the tail of the array
-              (--badCaptures)->move = move;
-              badCaptures->score = seeScore;
+              // Losing capture, move it to the beginning of the array
+              *endBadCaptures++ = move;
           }
-          break;
+      }
 
-      case KILLERS_S1:
-          move = (curMove++)->move;
-          if (   move != MOVE_NONE
-              && pos.is_pseudo_legal(move)
-              && move != ttMove
-              && !pos.is_capture(move))
+      ++stage;
+      move = killers[0];  // First killer move
+      if (    move != MOVE_NONE
+          &&  move != ttMove
+          &&  pos.pseudo_legal(move)
+          && !pos.capture(move))
+          return move;
+      /* fallthrough */
+
+  case KILLERS:
+      ++stage;
+      move = killers[1]; // Second killer move
+      if (    move != MOVE_NONE
+          &&  move != ttMove
+          &&  pos.pseudo_legal(move)
+          && !pos.capture(move))
+          return move;
+      /* fallthrough */
+
+  case COUNTERMOVE:
+      ++stage;
+      move = countermove;
+      if (    move != MOVE_NONE
+          &&  move != ttMove
+          &&  move != killers[0]
+          &&  move != killers[1]
+          &&  pos.pseudo_legal(move)
+          && !pos.capture(move))
+          return move;
+      /* 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)
+         while (cur < endMoves)
+         {
+             move = *cur++;
+
+             if (   move != ttMove
+                 && move != killers[0]
+                 && move != killers[1]
+                 && move != countermove)
+                 return move;
+         }
+      ++stage;
+      cur = moves; // Point to beginning of bad captures
+      /* fallthrough */
+
+  case BAD_CAPTURES:
+      if (cur < endBadCaptures)
+          return *cur++;
+      break;
+
+  case EVASIONS_INIT:
+      cur = moves;
+      endMoves = generate<EVASIONS>(pos, cur);
+      score<EVASIONS>();
+      ++stage;
+      /* fallthrough */
+
+  case ALL_EVASIONS:
+      while (cur < endMoves)
+      {
+          move = pick_best(cur++, endMoves);
+          if (move != ttMove)
               return move;
-          break;
+      }
+      break;
 
-      case NONCAPTURES_1_S1:
-      case NONCAPTURES_2_S1:
-          move = (curMove++)->move;
+  case PROBCUT_CAPTURES:
+      while (cur < endMoves)
+      {
+          move = pick_best(cur++, endMoves);
           if (   move != ttMove
-              && move != killers[0].move
-              && move != killers[1].move)
+              && pos.see_ge(move, threshold))
               return move;
-          break;
-
-      case BAD_CAPTURES_S1:
-          move = pick_best(curMove++, lastMove)->move;
-          return move;
+      }
+      break;
 
-      case EVASIONS_S2:
-      case CAPTURES_S3:
-      case CAPTURES_S4:
-          move = pick_best(curMove++, lastMove)->move;
+  case QCAPTURES:
+      while (cur < endMoves)
+      {
+          move = pick_best(cur++, endMoves);
           if (move != ttMove)
               return move;
+      }
+      if (depth <= DEPTH_QS_NO_CHECKS)
           break;
-
-      case CAPTURES_S5:
-           move = pick_best(curMove++, lastMove)->move;
-           if (   move != ttMove
-               && pos.see(move) > captureThreshold)
-               return move;
-           break;
-
-      case RECAPTURES_S6:
-          move = (curMove++)->move;
-          if (to_sq(move) == recaptureSquare)
-              return move;
-          break;
-
-      case CHECKS_S3:
-          move = (curMove++)->move;
+      cur = moves;
+      endMoves = generate<QUIET_CHECKS>(pos, cur);
+      ++stage;
+      /* fallthrough */
+
+  case QCHECKS:
+      while (cur < endMoves)
+      {
+          move = cur++->move;
           if (move != ttMove)
               return move;
-          break;
-
-      case STOP_S1: case STOP_S2: case STOP_S3: case STOP_S4: case STOP_S5: case STOP_S6:
-          return MOVE_NONE;
+      }
+      break;
 
-      default:
-          assert(false);
+  case QRECAPTURES:
+      while (cur < endMoves)
+      {
+          move = *cur++;
+          if (to_sq(move) == recaptureSquare)
+              return move;
       }
+      break;
+
+  default:
+      assert(false);
   }
+
+  return MOVE_NONE;
 }