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Join common code in the stages of next_move()
[stockfish] / src / movepick.cpp
index ea5873891d517efc7036f5f4b448db284c3112f6..c013042aecf9032c8286580f5bb26b8f8764b15b 100644 (file)
@@ -2,7 +2,7 @@
   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) 2015-2016 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, 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
 #include <cassert>
 
 #include "movepick.h"
-#include "thread.h"
 
 namespace {
 
   enum Stages {
-    MAIN_SEARCH, CAPTURES_INIT, GOOD_CAPTURES, KILLERS, COUNTERMOVE, QUIET_INIT, QUIET, BAD_CAPTURES,
-    EVASION, EVASIONS_INIT, ALL_EVASIONS,
-    PROBCUT, PROBCUT_INIT, PROBCUT_CAPTURES,
-    QSEARCH_WITH_CHECKS, QCAPTURES_1_INIT, QCAPTURES_1, QCHECKS,
-    QSEARCH_NO_CHECKS, QCAPTURES_2_INIT, QCAPTURES_2,
-    QSEARCH_RECAPTURES, QRECAPTURES
+    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
   };
 
-  // Our insertion sort, which is guaranteed to be stable, as it should be
-  void insertion_sort(ExtMove* begin, ExtMove* end)
-  {
-    ExtMove tmp, *p, *q;
-
-    for (p = begin + 1; p < end; ++p)
-    {
-        tmp = *p;
-        for (q = p; 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)
-  {
-      std::swap(*begin, *std::max_element(begin, end));
-      return *begin;
+  // Helper filter used with select_move()
+  const auto Any = [](){ return true; };
+
+  // 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;
+        }
   }
 
 } // namespace
@@ -66,292 +58,203 @@ namespace {
 /// 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, Search::Stack* s)
-           : pos(p), ss(s), 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),
+             refutations{killers_p[0], killers_p[1], cm}, depth(d){
 
   assert(d > DEPTH_ZERO);
 
-  Square prevSq = to_sq((ss-1)->currentMove);
-  countermove = pos.this_thread()->counterMoves[pos.piece_on(prevSq)][prevSq];
-
-  stage = pos.checkers() ? EVASION : MAIN_SEARCH;
+  stage = pos.checkers() ? EVASION_TT : MAIN_TT;
   ttMove = ttm && pos.pseudo_legal(ttm) ? ttm : MOVE_NONE;
   stage += (ttMove == MOVE_NONE);
 }
 
-MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Depth d, Square s)
-           : pos(p) {
+/// 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) {
 
   assert(d <= DEPTH_ZERO);
 
-  if (pos.checkers())
-      stage = EVASION;
-
-  else if (d > DEPTH_QS_NO_CHECKS)
-      stage = QSEARCH_WITH_CHECKS;
-
-  else if (d > DEPTH_QS_RECAPTURES)
-      stage = QSEARCH_NO_CHECKS;
-
-  else
-  {
-      stage = QSEARCH_RECAPTURES;
-      recaptureSquare = s;
-      return;
-  }
-
-  ttMove = ttm && pos.pseudo_legal(ttm) ? ttm : MOVE_NONE;
+  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);
 }
 
-MovePicker::MovePicker(const Position& p, Move ttm, Value th)
-           : pos(p), threshold(th) {
+/// 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) {
 
   assert(!pos.checkers());
 
-  stage = PROBCUT;
-
-  // In ProbCut we generate captures with SEE higher than the given threshold
+  stage = PROBCUT_TT;
   ttMove =   ttm
           && pos.pseudo_legal(ttm)
           && pos.capture(ttm)
-          && pos.see(ttm) > threshold ? ttm : MOVE_NONE;
-
+          && 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() {
 
-/// score() assigns a numerical value to each move in a move list. The moves with
-/// highest values will be picked first.
-template<>
-void MovePicker::score<CAPTURES>() {
-  // Winning and equal captures in the main search are ordered by MVV, preferring
-  // captures near our home rank. Surprisingly, this appears to perform slightly
-  // better than SEE-based move ordering: exchanging big pieces before capturing
-  // a hanging piece probably helps to reduce the subtree size.
-  // In the main search we want to push captures with negative SEE values to the
-  // badCaptures[] array, but instead of doing it now we delay until the move
-  // has been picked up, saving some SEE calls in case we get a cutoff.
-  for (auto& m : *this)
-      m.value =  PieceValue[MG][pos.piece_on(to_sq(m))]
-               - Value(200 * relative_rank(pos.side_to_move(), to_sq(m)));
-}
-
-template<>
-void MovePicker::score<QUIETS>() {
-
-  const HistoryStats& history = pos.this_thread()->history;
-  const FromToStats& fromTo = pos.this_thread()->fromTo;
-
-  const CounterMoveStats* cm = (ss-1)->counterMoves;
-  const CounterMoveStats* fm = (ss-2)->counterMoves;
-  const CounterMoveStats* f2 = (ss-4)->counterMoves;
-
-  Color c = pos.side_to_move();
+  static_assert(Type == CAPTURES || Type == QUIETS || Type == EVASIONS, "Wrong type");
 
   for (auto& m : *this)
-      m.value =      history[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)]
-               + (cm ? (*cm)[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)] : VALUE_ZERO)
-               + (fm ? (*fm)[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)] : VALUE_ZERO)
-               + (f2 ? (*f2)[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)] : VALUE_ZERO)
-               + fromTo.get(c, m);
-}
-
-template<>
-void MovePicker::score<EVASIONS>() {
-  // Try winning and equal captures ordered by MVV/LVA, then non-captures ordered
-  // by history value, then bad captures and quiet moves with a negative SEE ordered
-  // by SEE value.
-  const HistoryStats& history = pos.this_thread()->history;
-  const FromToStats& fromTo = pos.this_thread()->fromTo;
-  Color c = pos.side_to_move();
-  Value see;
+      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)))];
 
-  for (auto& m : *this)
-      if ((see = pos.see_sign(m)) < VALUE_ZERO)
-          m.value = see - HistoryStats::Max; // At the bottom
+      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 if (pos.capture(m))
-          m.value =  PieceValue[MG][pos.piece_on(to_sq(m))]
-                   - Value(type_of(pos.moved_piece(m))) + HistoryStats::Max;
-      else
-          m.value = history[pos.moved_piece(m)][to_sq(m)] + fromTo.get(c, 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);
+      }
 }
 
+/// MovePicker::select_move() returns the next move satisfying a predicate function
+template<PickType T, typename Pred>
+Move MovePicker::select_move(Pred filter) {
+
+  while (cur < endMoves)
+  {
+      if (T == BEST_SCORE)
+          std::swap(*cur, *std::max_element(cur, endMoves));
 
-/// 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.
+      move = *cur++;
 
-Move MovePicker::next_move() {
+      if (move != ttMove && filter())
+          return move;
+  }
+  return move = MOVE_NONE;
+}
 
-  Move move;
+/// 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_SEARCH: case EVASION: case QSEARCH_WITH_CHECKS:
-  case QSEARCH_NO_CHECKS: case PROBCUT:
+  case MAIN_TT:
+  case EVASION_TT:
+  case QSEARCH_TT:
+  case PROBCUT_TT:
       ++stage;
       return ttMove;
 
-  case CAPTURES_INIT:
+  case CAPTURE_INIT:
+  case PROBCUT_INIT:
+  case QCAPTURE_INIT:
       endBadCaptures = cur = moves;
       endMoves = generate<CAPTURES>(pos, cur);
       score<CAPTURES>();
       ++stage;
+      goto top;
 
-  case GOOD_CAPTURES:
-      while (cur < endMoves)
-      {
-          move = pick_best(cur++, endMoves);
-          if (move != ttMove)
-          {
-              if (pos.see_sign(move) >= VALUE_ZERO)
-                  return move;
-
-              // Losing capture, move it to the beginning of the array
-              *endBadCaptures++ = move;
-          }
-      }
-
-      ++stage;
-      move = ss->killers[0];  // First killer move
-      if (    move != MOVE_NONE
-          &&  move != ttMove
-          &&  pos.pseudo_legal(move)
-          && !pos.capture(move))
+  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;
 
-  case KILLERS:
+      // 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;
-      move = ss->killers[1]; // Second killer move
-      if (    move != MOVE_NONE
-          &&  move != ttMove
-          &&  pos.pseudo_legal(move)
-          && !pos.capture(move))
-          return move;
+      /* fallthrough */
 
+  case KILLER0:
+  case KILLER1:
   case COUNTERMOVE:
-      ++stage;
-      move = countermove;
-      if (    move != MOVE_NONE
-          &&  move != ttMove
-          &&  move != ss->killers[0]
-          &&  move != ss->killers[1]
-          &&  pos.pseudo_legal(move)
-          && !pos.capture(move))
-          return move;
+      while (stage <= COUNTERMOVE)
+      {
+          move = refutations[ stage++ - KILLER0];
+          if (    move != MOVE_NONE
+              &&  move != ttMove
+              &&  pos.pseudo_legal(move)
+              && !pos.capture(move))
+              return move;
+      }
+      /* fallthrough */
 
   case QUIET_INIT:
       cur = endBadCaptures;
       endMoves = generate<QUIETS>(pos, cur);
       score<QUIETS>();
-      if (depth < 3 * ONE_PLY)
-      {
-          ExtMove* goodQuiet = std::partition(cur, endMoves, [](const ExtMove& m)
-                                             { return m.value > VALUE_ZERO; });
-          insertion_sort(cur, goodQuiet);
-      } else
-          insertion_sort(cur, endMoves);
+      partial_insertion_sort(cur, endMoves, -4000 * depth / ONE_PLY);
       ++stage;
+      /* fallthrough */
 
   case QUIET:
-      while (cur < endMoves)
-      {
-          move = *cur++;
-          if (   move != ttMove
-              && move != ss->killers[0]
-              && move != ss->killers[1]
-              && move != countermove)
-              return move;
-      }
+      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;
-      cur = moves; // Point to beginning of bad captures
+      /* fallthrough */
 
-  case BAD_CAPTURES:
-      if (cur < endBadCaptures)
-          return *cur++;
-      break;
+  case BAD_CAPTURE:
+      return select_move<NEXT>(Any);
 
-  case EVASIONS_INIT:
+  case EVASION_INIT:
       cur = moves;
       endMoves = generate<EVASIONS>(pos, cur);
-      if (endMoves - cur - (ttMove != MOVE_NONE) > 1)
-          score<EVASIONS>();
+      score<EVASIONS>();
       ++stage;
+      /* fallthrough */
 
-  case ALL_EVASIONS:
-      while (cur < endMoves)
-      {
-          move = pick_best(cur++, endMoves);
-          if (move != ttMove)
-              return move;
-      }
-      break;
+  case EVASION:
+      return select_move<BEST_SCORE>(Any);
 
-  case PROBCUT_INIT:
-      cur = moves;
-      endMoves = generate<CAPTURES>(pos, cur);
-      score<CAPTURES>();
-      ++stage;
+  case PROBCUT:
+      return select_move<BEST_SCORE>([&](){ return pos.see_ge(move, threshold); });
 
-  case PROBCUT_CAPTURES:
-      while (cur < endMoves)
-      {
-          move = pick_best(cur++, endMoves);
-          if (   move != ttMove
-              && pos.see(move) > threshold)
-              return move;
-      }
-      break;
+  case QCAPTURE:
+      if (select_move<BEST_SCORE>([&](){ return   depth > DEPTH_QS_RECAPTURES
+                                               || to_sq(move) == recaptureSquare; }))
+          return move;
 
-  case QCAPTURES_1_INIT: case QCAPTURES_2_INIT:
-      cur = moves;
-      endMoves = generate<CAPTURES>(pos, cur);
-      score<CAPTURES>();
-      ++stage;
+      // If we did not find any move and we do not try checks, we have finished
+      if (depth != DEPTH_QS_CHECKS)
+          return MOVE_NONE;
 
-  case QCAPTURES_1: case QCAPTURES_2:
-      while (cur < endMoves)
-      {
-          move = pick_best(cur++, endMoves);
-          if (move != ttMove)
-              return move;
-      }
-      if (stage == QCAPTURES_2)
-          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 QSEARCH_RECAPTURES:
+  case QCHECK_INIT:
       cur = moves;
-      endMoves = generate<CAPTURES>(pos, cur);
-      score<CAPTURES>();
+      endMoves = generate<QUIET_CHECKS>(pos, cur);
       ++stage;
+      /* fallthrough */
 
-  case QRECAPTURES:
-      while (cur < endMoves)
-      {
-          move = pick_best(cur++, endMoves);
-          if (to_sq(move) == recaptureSquare)
-              return move;
-      }
-      break;
-
-  default:
-      assert(false);
+  case QCHECK:
+      return select_move<NEXT>(Any);
   }
 
-  return MOVE_NONE;
+  assert(false);
+  return MOVE_NONE; // Silence warning
 }