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[stockfish] / src / movepick.cpp
index a71d307eacac5f668c8557c47ebd01e166fb4839..0267a8e2e6f0418074bfbc172bf72335651dfb50 100644 (file)
@@ -1,8 +1,6 @@
 /*
   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
-  Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
-  Copyright (C) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
-  Copyright (C) 2015-2018 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
+  Copyright (C) 2004-2023 The Stockfish developers (see AUTHORS file)
 
   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
 */
 
+#include "movepick.h"
+
+#include <algorithm>
 #include <cassert>
+#include <iterator>
+#include <utility>
 
-#include "movepick.h"
+#include "bitboard.h"
+#include "position.h"
 
-namespace {
+namespace Stockfish {
 
-  enum Stages {
-    MAIN_SEARCH, CAPTURES_INIT, GOOD_CAPTURES, KILLER0, KILLER1, 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
-  };
+namespace {
 
-  // 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) {
+enum Stages {
+    // generate main search moves
+    MAIN_TT,
+    CAPTURE_INIT,
+    GOOD_CAPTURE,
+    REFUTATION,
+    QUIET_INIT,
+    QUIET,
+    BAD_CAPTURE,
+
+    // generate evasion moves
+    EVASION_TT,
+    EVASION_INIT,
+    EVASION,
+
+    // generate probcut moves
+    PROBCUT_TT,
+    PROBCUT_INIT,
+    PROBCUT,
+
+    // generate qsearch moves
+    QSEARCH_TT,
+    QCAPTURE_INIT,
+    QCAPTURE,
+    QCHECK_INIT,
+    QCHECK
+};
+
+// Sort 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;
+            *p          = *++sortedEnd;
             for (q = sortedEnd; q != begin && *(q - 1) < tmp; --q)
                 *q = *(q - 1);
             *q = tmp;
         }
-  }
+}
+
+}  // namespace
+
+
+// Constructors of the MovePicker class. As arguments, we pass information
+// to help it 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 a good
+// move ordering is at the current node.
+
+// MovePicker constructor for the main search
+MovePicker::MovePicker(const Position&              p,
+                       Move                         ttm,
+                       Depth                        d,
+                       const ButterflyHistory*      mh,
+                       const CapturePieceToHistory* cph,
+                       const PieceToHistory**       ch,
+                       const PawnHistory*           ph,
+                       Move                         cm,
+                       const Move*                  killers) :
+    pos(p),
+    mainHistory(mh),
+    captureHistory(cph),
+    continuationHistory(ch),
+    pawnHistory(ph),
+    ttMove(ttm),
+    refutations{{killers[0], 0}, {killers[1], 0}, {cm, 0}},
+    depth(d) {
+    assert(d > 0);
+
+    stage = (pos.checkers() ? EVASION_TT : MAIN_TT) + !(ttm && pos.pseudo_legal(ttm));
+}
 
-  // 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) {
+// Constructor for quiescence search
+MovePicker::MovePicker(const Position&              p,
+                       Move                         ttm,
+                       Depth                        d,
+                       const ButterflyHistory*      mh,
+                       const CapturePieceToHistory* cph,
+                       const PieceToHistory**       ch,
+                       const PawnHistory*           ph) :
+    pos(p),
+    mainHistory(mh),
+    captureHistory(cph),
+    continuationHistory(ch),
+    pawnHistory(ph),
+    ttMove(ttm),
+    depth(d) {
+    assert(d <= 0);
+
+    stage = (pos.checkers() ? EVASION_TT : QSEARCH_TT) + !(ttm && pos.pseudo_legal(ttm));
+}
+
+// Constructor for ProbCut: we generate captures with SEE greater
+// than or equal to the given threshold.
+MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Value th, const CapturePieceToHistory* cph) :
+    pos(p),
+    captureHistory(cph),
+    ttMove(ttm),
+    threshold(th) {
+    assert(!pos.checkers());
+
+    stage = PROBCUT_TT
+          + !(ttm && pos.capture_stage(ttm) && pos.pseudo_legal(ttm) && pos.see_ge(ttm, threshold));
+}
 
-    std::swap(*begin, *std::max_element(begin, end));
-    return *begin;
-  }
+// 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 history tables.
+template<GenType Type>
+void MovePicker::score() {
 
-} // namespace
+    static_assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == EVASIONS, "Wrong type");
+
+    [[maybe_unused]] Bitboard threatenedByPawn, threatenedByMinor, threatenedByRook,
+      threatenedPieces;
+    if constexpr (Type == QUIETS)
+    {
+        Color us = pos.side_to_move();
+
+        threatenedByPawn = pos.attacks_by<PAWN>(~us);
+        threatenedByMinor =
+          pos.attacks_by<KNIGHT>(~us) | pos.attacks_by<BISHOP>(~us) | threatenedByPawn;
+        threatenedByRook = pos.attacks_by<ROOK>(~us) | threatenedByMinor;
+
+        // Pieces threatened by pieces of lesser material value
+        threatenedPieces = (pos.pieces(us, QUEEN) & threatenedByRook)
+                         | (pos.pieces(us, ROOK) & threatenedByMinor)
+                         | (pos.pieces(us, KNIGHT, BISHOP) & threatenedByPawn);
+    }
+
+    for (auto& m : *this)
+        if constexpr (Type == CAPTURES)
+            m.value =
+              (7 * int(PieceValue[pos.piece_on(to_sq(m))])
+               + (*captureHistory)[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)][type_of(pos.piece_on(to_sq(m)))])
+              / 16;
+
+        else if constexpr (Type == QUIETS)
+        {
+            Piece     pc   = pos.moved_piece(m);
+            PieceType pt   = type_of(pos.moved_piece(m));
+            Square    from = from_sq(m);
+            Square    to   = to_sq(m);
+
+            // histories
+            m.value = 2 * (*mainHistory)[pos.side_to_move()][from_to(m)];
+            m.value += 2 * (*pawnHistory)[pawn_structure(pos)][pc][to];
+            m.value += 2 * (*continuationHistory[0])[pc][to];
+            m.value += (*continuationHistory[1])[pc][to];
+            m.value += (*continuationHistory[2])[pc][to] / 4;
+            m.value += (*continuationHistory[3])[pc][to];
+            m.value += (*continuationHistory[5])[pc][to];
+
+            // bonus for checks
+            m.value += bool(pos.check_squares(pt) & to) * 16384;
+
+            // bonus for escaping from capture
+            m.value += threatenedPieces & from ? (pt == QUEEN && !(to & threatenedByRook)   ? 50000
+                                                  : pt == ROOK && !(to & threatenedByMinor) ? 25000
+                                                  : !(to & threatenedByPawn)                ? 15000
+                                                                                            : 0)
+                                               : 0;
+
+            // malus for putting piece en prise
+            m.value -= !(threatenedPieces & from)
+                       ? (pt == QUEEN ? bool(to & threatenedByRook) * 50000
+                                          + bool(to & threatenedByMinor) * 10000
+                                          + bool(to & threatenedByPawn) * 20000
+                          : pt == ROOK ? bool(to & threatenedByMinor) * 25000
+                                           + bool(to & threatenedByPawn) * 10000
+                          : pt != PAWN ? bool(to & threatenedByPawn) * 15000
+                                       : 0)
+                       : 0;
+        }
 
+        else  // Type == EVASIONS
+        {
+            if (pos.capture_stage(m))
+                m.value = PieceValue[pos.piece_on(to_sq(m))] - Value(type_of(pos.moved_piece(m)))
+                        + (1 << 28);
+            else
+                m.value = (*mainHistory)[pos.side_to_move()][from_to(m)]
+                        + (*continuationHistory[0])[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)]
+                        + (*pawnHistory)[pawn_structure(pos)][pos.moved_piece(m)][to_sq(m)];
+        }
+}
 
-/// 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.
+// Returns the next move satisfying a predicate function.
+// It never returns the TT move.
+template<MovePicker::PickType T, typename Pred>
+Move MovePicker::select(Pred filter) {
 
-/// 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){
+    while (cur < endMoves)
+    {
+        if constexpr (T == Best)
+            std::swap(*cur, *std::max_element(cur, endMoves));
 
-  assert(d > DEPTH_ZERO);
+        if (*cur != ttMove && filter())
+            return *cur++;
 
-  stage = pos.checkers() ? EVASION : MAIN_SEARCH;
-  ttMove = ttm && pos.pseudo_legal(ttm) ? ttm : MOVE_NONE;
-  stage += (ttMove == MOVE_NONE);
+        cur++;
+    }
+    return MOVE_NONE;
 }
 
-/// 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) {
+// 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, picking the move with the highest score from a list of generated moves.
+Move MovePicker::next_move(bool skipQuiets) {
 
-  assert(d <= DEPTH_ZERO);
+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 :
+        cur = endBadCaptures = moves;
+        endMoves             = generate<CAPTURES>(pos, cur);
+
+        score<CAPTURES>();
+        partial_insertion_sort(cur, endMoves, std::numeric_limits<int>::min());
+        ++stage;
+        goto top;
+
+    case GOOD_CAPTURE :
+        if (select<Next>([&]() {
+                // Move losing capture to endBadCaptures to be tried later
+                return pos.see_ge(*cur, Value(-cur->value)) ? true
+                                                            : (*endBadCaptures++ = *cur, false);
+            }))
+            return *(cur - 1);
+
+        // Prepare the pointers to loop over the refutations array
+        cur      = std::begin(refutations);
+        endMoves = std::end(refutations);
+
+        // If the countermove is the same as a killer, skip it
+        if (refutations[0].move == refutations[2].move
+            || refutations[1].move == refutations[2].move)
+            --endMoves;
+
+        ++stage;
+        [[fallthrough]];
+
+    case REFUTATION :
+        if (select<Next>([&]() {
+                return *cur != MOVE_NONE && !pos.capture_stage(*cur) && pos.pseudo_legal(*cur);
+            }))
+            return *(cur - 1);
+        ++stage;
+        [[fallthrough]];
+
+    case QUIET_INIT :
+        if (!skipQuiets)
+        {
+            cur      = endBadCaptures;
+            endMoves = generate<QUIETS>(pos, cur);
 
-  if (pos.checkers())
-      stage = EVASION;
+            score<QUIETS>();
+            partial_insertion_sort(cur, endMoves, -1960 - 3130 * depth);
+        }
 
-  else if (d > DEPTH_QS_RECAPTURES)
-      stage = QSEARCH;
+        ++stage;
+        [[fallthrough]];
 
-  else
-  {
-      stage = QSEARCH_RECAPTURES;
-      recaptureSquare = s;
-      return;
-  }
+    case QUIET :
+        if (!skipQuiets && select<Next>([&]() {
+                return *cur != refutations[0].move && *cur != refutations[1].move
+                    && *cur != refutations[2].move;
+            }))
+            return *(cur - 1);
 
-  ttMove = ttm && pos.pseudo_legal(ttm) ? ttm : MOVE_NONE;
-  stage += (ttMove == MOVE_NONE);
-}
+        // Prepare the pointers to loop over the bad captures
+        cur      = moves;
+        endMoves = endBadCaptures;
 
-/// 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) {
+        ++stage;
+        [[fallthrough]];
 
-  assert(!pos.checkers());
+    case BAD_CAPTURE :
+        return select<Next>([]() { return true; });
 
-  stage = PROBCUT;
-  ttMove =   ttm
-          && pos.pseudo_legal(ttm)
-          && pos.capture(ttm)
-          && pos.see_ge(ttm, threshold) ? ttm : MOVE_NONE;
+    case EVASION_INIT :
+        cur      = moves;
+        endMoves = generate<EVASIONS>(pos, cur);
 
-  stage += (ttMove == MOVE_NONE);
-}
+        score<EVASIONS>();
+        ++stage;
+        [[fallthrough]];
 
-/// 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() {
+    case EVASION :
+        return select<Best>([]() { return true; });
 
-  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))]
-                   + (*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);
-      }
-}
+    case PROBCUT :
+        return select<Next>([&]() { return pos.see_ge(*cur, threshold); });
 
-/// 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.
+    case QCAPTURE :
+        if (select<Next>([]() { return true; }))
+            return *(cur - 1);
 
-Move MovePicker::next_move(bool skipQuiets) {
+        // 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]];
 
-  Move move;
-
-  switch (stage) {
-
-  case MAIN_SEARCH: case EVASION: case QSEARCH: case PROBCUT:
-      ++stage;
-      return ttMove;
-
-  case CAPTURES_INIT:
-  case PROBCUT_CAPTURES_INIT:
-  case QCAPTURES_INIT:
-  case QSEARCH_RECAPTURES:
-      endBadCaptures = cur = moves;
-      endMoves = generate<CAPTURES>(pos, cur);
-      score<CAPTURES>();
-      ++stage;
-
-      // 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)
-          {
-              if (pos.see_ge(move, Value(-55 * (cur-1)->value / 1024)))
-                  return move;
-
-              // Losing capture, move it to the beginning of the array
-              *endBadCaptures++ = move;
-          }
-      }
-      ++stage;
-      /* fallthrough */
-
-  case KILLER0:
-  case KILLER1:
-      do
-      {
-          move = killers[++stage - KILLER1];
-          if (    move != MOVE_NONE
-              &&  move != ttMove
-              &&  pos.pseudo_legal(move)
-              && !pos.capture(move))
-              return move;
-      } while (stage <= KILLER1);
-      /* 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;
-
-  case PROBCUT_CAPTURES:
-      while (cur < endMoves)
-      {
-          move = pick_best(cur++, endMoves);
-          if (   move != ttMove
-              && pos.see_ge(move, threshold))
-              return move;
-      }
-      break;
-
-  case QCAPTURES:
-      while (cur < endMoves)
-      {
-          move = pick_best(cur++, endMoves);
-          if (move != ttMove)
-              return move;
-      }
-      if (depth <= DEPTH_QS_NO_CHECKS)
-          break;
-      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 QRECAPTURES:
-      while (cur < endMoves)
-      {
-          move = *cur++;
-          if (to_sq(move) == recaptureSquare)
-              return move;
-      }
-      break;
-
-  default:
-      assert(false);
-  }
-
-  return MOVE_NONE;
+    case QCHECK_INIT :
+        cur      = moves;
+        endMoves = generate<QUIET_CHECKS>(pos, cur);
+
+        ++stage;
+        [[fallthrough]];
+
+    case QCHECK :
+        return select<Next>([]() { return true; });
+    }
+
+    assert(false);
+    return MOVE_NONE;  // Silence warning
 }
+
+}  // namespace Stockfish