]> git.sesse.net Git - stockfish/blobdiff - src/position.cpp
Better check evasion move sorting
[stockfish] / src / position.cpp
index f5081bd145d401acad94f986585e372695989fc2..84c7ae8f1c65539101650b68492fe4a902de8f7d 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 "thread.h"
 #include "tt.h"
 #include "uci.h"
+#include "syzygy/tbprobe.h"
 
 using std::string;
 
-namespace PSQT {
-  extern Score psq[PIECE_NB][SQUARE_NB];
-}
-
 namespace Zobrist {
 
   Key psq[PIECE_NB][SQUARE_NB];
   Key enpassant[FILE_NB];
   Key castling[CASTLING_RIGHT_NB];
-  Key side;
+  Key side, noPawns;
 }
 
 namespace {
 
 const string PieceToChar(" PNBRQK  pnbrqk");
 
-// min_attacker() is a helper function used by see() to locate the least
+constexpr Piece Pieces[] = { W_PAWN, W_KNIGHT, W_BISHOP, W_ROOK, W_QUEEN, W_KING,
+                             B_PAWN, B_KNIGHT, B_BISHOP, B_ROOK, B_QUEEN, B_KING };
+
+// min_attacker() is a helper function used by see_ge() to locate the least
 // valuable attacker for the side to move, remove the attacker we just found
 // from the bitboards and scan for new X-ray attacks behind it.
 
 template<int Pt>
-PieceType min_attacker(const Bitboard* bb, Square to, Bitboard stmAttackers,
+PieceType min_attacker(const Bitboard* byTypeBB, Square to, Bitboard stmAttackers,
                        Bitboard& occupied, Bitboard& attackers) {
 
-  Bitboard b = stmAttackers & bb[Pt];
+  Bitboard b = stmAttackers & byTypeBB[Pt];
   if (!b)
-      return min_attacker<Pt+1>(bb, to, stmAttackers, occupied, attackers);
+      return min_attacker<Pt + 1>(byTypeBB, to, stmAttackers, occupied, attackers);
 
-  occupied ^= b & ~(b - 1);
+  occupied ^= lsb(b); // Remove the attacker from occupied
 
+  // Add any X-ray attack behind the just removed piece. For instance with
+  // rooks in a8 and a7 attacking a1, after removing a7 we add rook in a8.
+  // Note that new added attackers can be of any color.
   if (Pt == PAWN || Pt == BISHOP || Pt == QUEEN)
-      attackers |= attacks_bb<BISHOP>(to, occupied) & (bb[BISHOP] | bb[QUEEN]);
+      attackers |= attacks_bb<BISHOP>(to, occupied) & (byTypeBB[BISHOP] | byTypeBB[QUEEN]);
 
   if (Pt == ROOK || Pt == QUEEN)
-      attackers |= attacks_bb<ROOK>(to, occupied) & (bb[ROOK] | bb[QUEEN]);
+      attackers |= attacks_bb<ROOK>(to, occupied) & (byTypeBB[ROOK] | byTypeBB[QUEEN]);
 
-  attackers &= occupied; // After X-ray that may add already processed pieces
+  // X-ray may add already processed pieces because byTypeBB[] is constant: in
+  // the rook example, now attackers contains _again_ rook in a7, so remove it.
+  attackers &= occupied;
   return (PieceType)Pt;
 }
 
@@ -98,15 +103,42 @@ std::ostream& operator<<(std::ostream& os, const Position& pos) {
   }
 
   os << "\nFen: " << pos.fen() << "\nKey: " << std::hex << std::uppercase
-     << std::setfill('0') << std::setw(16) << pos.key() << std::dec << "\nCheckers: ";
+     << std::setfill('0') << std::setw(16) << pos.key()
+     << std::setfill(' ') << std::dec << "\nCheckers: ";
 
   for (Bitboard b = pos.checkers(); b; )
       os << UCI::square(pop_lsb(&b)) << " ";
 
+  if (    int(Tablebases::MaxCardinality) >= popcount(pos.pieces())
+      && !pos.can_castle(ANY_CASTLING))
+  {
+      StateInfo st;
+      Position p;
+      p.set(pos.fen(), pos.is_chess960(), &st, pos.this_thread());
+      Tablebases::ProbeState s1, s2;
+      Tablebases::WDLScore wdl = Tablebases::probe_wdl(p, &s1);
+      int dtz = Tablebases::probe_dtz(p, &s2);
+      os << "\nTablebases WDL: " << std::setw(4) << wdl << " (" << s1 << ")"
+         << "\nTablebases DTZ: " << std::setw(4) << dtz << " (" << s2 << ")";
+  }
+
   return os;
 }
 
 
+// Marcel van Kervinck's cuckoo algorithm for fast detection of "upcoming repetition"
+// situations. Description of the algorithm in the following paper:
+// https://marcelk.net/2013-04-06/paper/upcoming-rep-v2.pdf
+
+// First and second hash functions for indexing the cuckoo tables
+inline int H1(Key h) { return h & 0x1fff; }
+inline int H2(Key h) { return (h >> 16) & 0x1fff; }
+
+// Cuckoo tables with Zobrist hashes of valid reversible moves, and the moves themselves
+Key cuckoo[8192];
+Move cuckooMove[8192];
+
+
 /// Position::init() initializes at startup the various arrays used to compute
 /// hash keys.
 
@@ -133,6 +165,31 @@ void Position::init() {
   }
 
   Zobrist::side = rng.rand<Key>();
+  Zobrist::noPawns = rng.rand<Key>();
+
+  // Prepare the cuckoo tables
+  std::memset(cuckoo, 0, sizeof(cuckoo));
+  std::memset(cuckooMove, 0, sizeof(cuckooMove));
+  int count = 0;
+  for (Piece pc : Pieces)
+      for (Square s1 = SQ_A1; s1 <= SQ_H8; ++s1)
+          for (Square s2 = Square(s1 + 1); s2 <= SQ_H8; ++s2)
+              if (PseudoAttacks[type_of(pc)][s1] & s2)
+              {
+                  Move move = make_move(s1, s2);
+                  Key key = Zobrist::psq[pc][s1] ^ Zobrist::psq[pc][s2] ^ Zobrist::side;
+                  int i = H1(key);
+                  while (true)
+                  {
+                      std::swap(cuckoo[i], key);
+                      std::swap(cuckooMove[i], move);
+                      if (move == 0)   // Arrived at empty slot ?
+                          break;
+                      i = (i == H1(key)) ? H2(key) : H1(key); // Push victim to alternative slot
+                  }
+                  count++;
+             }
+  assert(count == 3668);
 }
 
 
@@ -164,8 +221,9 @@ Position& Position::set(const string& fenStr, bool isChess960, StateInfo* si, Th
 
    4) En passant target square (in algebraic notation). If there's no en passant
       target square, this is "-". If a pawn has just made a 2-square move, this
-      is the position "behind" the pawn. This is recorded regardless of whether
-      there is a pawn in position to make an en passant capture.
+      is the position "behind" the pawn. This is recorded only if there is a pawn
+      in position to make an en passant capture, and if there really is a pawn
+      that might have advanced two squares.
 
    5) Halfmove clock. This is the number of halfmoves since the last pawn advance
       or capture. This is used to determine if a draw can be claimed under the
@@ -191,10 +249,10 @@ Position& Position::set(const string& fenStr, bool isChess960, StateInfo* si, Th
   while ((ss >> token) && !isspace(token))
   {
       if (isdigit(token))
-          sq += Square(token - '0'); // Advance the given number of files
+          sq += (token - '0') * EAST; // Advance the given number of files
 
       else if (token == '/')
-          sq -= Square(16);
+          sq += 2 * SOUTH;
 
       else if ((idx = PieceToChar.find(token)) != string::npos)
       {
@@ -242,7 +300,8 @@ Position& Position::set(const string& fenStr, bool isChess960, StateInfo* si, Th
   {
       st->epSquare = make_square(File(col - 'a'), Rank(row - '1'));
 
-      if (!(attackers_to(st->epSquare) & pieces(sideToMove, PAWN)))
+      if (   !(attackers_to(st->epSquare) & pieces(sideToMove, PAWN))
+          || !(pieces(~sideToMove, PAWN) & (st->epSquare + pawn_push(~sideToMove))))
           st->epSquare = SQ_NONE;
   }
   else
@@ -251,7 +310,7 @@ Position& Position::set(const string& fenStr, bool isChess960, StateInfo* si, Th
   // 5-6. Halfmove clock and fullmove number
   ss >> std::skipws >> st->rule50 >> gamePly;
 
-  // Convert from fullmove starting from 1 to ply starting from 0,
+  // Convert from fullmove starting from 1 to gamePly starting from 0,
   // handle also common incorrect FEN with fullmove = 0.
   gamePly = std::max(2 * (gamePly - 1), 0) + (sideToMove == BLACK);
 
@@ -296,8 +355,8 @@ void Position::set_castling_right(Color c, Square rfrom) {
 
 void Position::set_check_info(StateInfo* si) const {
 
-  si->blockersForKing[WHITE] = slider_blockers(pieces(BLACK), square<KING>(WHITE), si->pinnersForKing[WHITE]);
-  si->blockersForKing[BLACK] = slider_blockers(pieces(WHITE), square<KING>(BLACK), si->pinnersForKing[BLACK]);
+  si->blockersForKing[WHITE] = slider_blockers(pieces(BLACK), square<KING>(WHITE), si->pinners[BLACK]);
+  si->blockersForKing[BLACK] = slider_blockers(pieces(WHITE), square<KING>(BLACK), si->pinners[WHITE]);
 
   Square ksq = square<KING>(~sideToMove);
 
@@ -317,9 +376,9 @@ void Position::set_check_info(StateInfo* si) const {
 
 void Position::set_state(StateInfo* si) const {
 
-  si->key = si->pawnKey = si->materialKey = 0;
+  si->key = si->materialKey = 0;
+  si->pawnKey = Zobrist::noPawns;
   si->nonPawnMaterial[WHITE] = si->nonPawnMaterial[BLACK] = VALUE_ZERO;
-  si->psq = SCORE_ZERO;
   si->checkersBB = attackers_to(square<KING>(sideToMove)) & pieces(~sideToMove);
 
   set_check_info(si);
@@ -329,7 +388,6 @@ void Position::set_state(StateInfo* si) const {
       Square s = pop_lsb(&b);
       Piece pc = piece_on(s);
       si->key ^= Zobrist::psq[pc][s];
-      si->psq += PSQT::psq[pc][s];
   }
 
   if (si->epSquare != SQ_NONE)
@@ -357,6 +415,27 @@ void Position::set_state(StateInfo* si) const {
 }
 
 
+/// Position::set() is an overload to initialize the position object with
+/// the given endgame code string like "KBPKN". It is mainly a helper to
+/// get the material key out of an endgame code.
+
+Position& Position::set(const string& code, Color c, StateInfo* si) {
+
+  assert(code.length() > 0 && code.length() < 8);
+  assert(code[0] == 'K');
+
+  string sides[] = { code.substr(code.find('K', 1)),      // Weak
+                     code.substr(0, code.find('K', 1)) }; // Strong
+
+  std::transform(sides[c].begin(), sides[c].end(), sides[c].begin(), tolower);
+
+  string fenStr = "8/" + sides[0] + char(8 - sides[0].length() + '0') + "/8/8/8/8/"
+                       + sides[1] + char(8 - sides[1].length() + '0') + "/8 w - - 0 10";
+
+  return set(fenStr, false, si, nullptr);
+}
+
+
 /// Position::fen() returns a FEN representation of the position. In case of
 /// Chess960 the Shredder-FEN notation is used. This is mainly a debugging function.
 
@@ -407,19 +486,6 @@ const string Position::fen() const {
 }
 
 
-/// Position::game_phase() calculates the game phase interpolating total non-pawn
-/// material between endgame and midgame limits.
-
-Phase Position::game_phase() const {
-
-  Value npm = st->nonPawnMaterial[WHITE] + st->nonPawnMaterial[BLACK];
-
-  npm = std::max(EndgameLimit, std::min(npm, MidgameLimit));
-
-  return Phase(((npm - EndgameLimit) * PHASE_MIDGAME) / (MidgameLimit - EndgameLimit));
-}
-
-
 /// Position::slider_blockers() returns a bitboard of all the pieces (both colors)
 /// that are blocking attacks on the square 's' from 'sliders'. A piece blocks a
 /// slider if removing that piece from the board would result in a position where
@@ -429,11 +495,11 @@ Phase Position::game_phase() const {
 
 Bitboard Position::slider_blockers(Bitboard sliders, Square s, Bitboard& pinners) const {
 
-  Bitboard result = 0;
+  Bitboard blockers = 0;
   pinners = 0;
 
   // Snipers are sliders that attack 's' when a piece is removed
-  Bitboard snipers = (  (PseudoAttacks[ROOK  ][s] & pieces(QUEEN, ROOK))
+  Bitboard snipers = (  (PseudoAttacks[  ROOK][s] & pieces(QUEEN, ROOK))
                       | (PseudoAttacks[BISHOP][s] & pieces(QUEEN, BISHOP))) & sliders;
 
   while (snipers)
@@ -441,14 +507,14 @@ Bitboard Position::slider_blockers(Bitboard sliders, Square s, Bitboard& pinners
     Square sniperSq = pop_lsb(&snipers);
     Bitboard b = between_bb(s, sniperSq) & pieces();
 
-    if (!more_than_one(b))
+    if (b && !more_than_one(b))
     {
-        result |= b;
+        blockers |= b;
         if (b & pieces(color_of(piece_on(s))))
             pinners |= sniperSq;
     }
   }
-  return result;
+  return blockers;
 }
 
 
@@ -460,7 +526,7 @@ Bitboard Position::attackers_to(Square s, Bitboard occupied) const {
   return  (attacks_from<PAWN>(s, BLACK)    & pieces(WHITE, PAWN))
         | (attacks_from<PAWN>(s, WHITE)    & pieces(BLACK, PAWN))
         | (attacks_from<KNIGHT>(s)         & pieces(KNIGHT))
-        | (attacks_bb<ROOK  >(s, occupied) & pieces(ROOK,   QUEEN))
+        | (attacks_bb<  ROOK>(s, occupied) & pieces(  ROOK, QUEEN))
         | (attacks_bb<BISHOP>(s, occupied) & pieces(BISHOP, QUEEN))
         | (attacks_from<KING>(s)           & pieces(KING));
 }
@@ -505,7 +571,7 @@ bool Position::legal(Move m) const {
 
   // A non-king move is legal if and only if it is not pinned or it
   // is moving along the ray towards or away from the king.
-  return   !(pinned_pieces(us) & from)
+  return   !(blockers_for_king(us) & from)
         ||  aligned(from, to_sq(m), square<KING>(us));
 }
 
@@ -554,7 +620,7 @@ bool Position::pseudo_legal(const Move m) const {
                && empty(to - pawn_push(us))))
           return false;
   }
-  else if (!(attacks_from(pc, from) & to))
+  else if (!(attacks_from(type_of(pc), from) & to))
       return false;
 
   // Evasions generator already takes care to avoid some kind of illegal moves
@@ -597,7 +663,7 @@ bool Position::gives_check(Move m) const {
       return true;
 
   // Is there a discovered check?
-  if (   (discovered_check_candidates() & from)
+  if (   (st->blockersForKing[~sideToMove] & from)
       && !aligned(from, to, square<KING>(~sideToMove)))
       return true;
 
@@ -607,7 +673,7 @@ bool Position::gives_check(Move m) const {
       return false;
 
   case PROMOTION:
-      return attacks_bb(Piece(promotion_type(m)), to, pieces() ^ from) & square<KING>(~sideToMove);
+      return attacks_bb(promotion_type(m), to, pieces() ^ from) & square<KING>(~sideToMove);
 
   // En passant capture with check? We have already handled the case
   // of direct checks and ordinary discovered check, so the only case we
@@ -647,7 +713,7 @@ void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt, bool givesCheck) {
   assert(is_ok(m));
   assert(&newSt != st);
 
-  ++nodes;
+  thisThread->nodes.fetch_add(1, std::memory_order_relaxed);
   Key k = st->key ^ Zobrist::side;
 
   // Copy some fields of the old state to our new StateInfo object except the
@@ -682,7 +748,6 @@ void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt, bool givesCheck) {
       Square rfrom, rto;
       do_castling<true>(us, from, to, rfrom, rto);
 
-      st->psq += PSQT::psq[captured][rto] - PSQT::psq[captured][rfrom];
       k ^= Zobrist::psq[captured][rfrom] ^ Zobrist::psq[captured][rto];
       captured = NO_PIECE;
   }
@@ -721,9 +786,6 @@ void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt, bool givesCheck) {
       st->materialKey ^= Zobrist::psq[captured][pieceCount[captured]];
       prefetch(thisThread->materialTable[st->materialKey]);
 
-      // Update incremental scores
-      st->psq -= PSQT::psq[captured][capsq];
-
       // Reset rule 50 counter
       st->rule50 = 0;
   }
@@ -757,7 +819,7 @@ void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt, bool givesCheck) {
       if (   (int(to) ^ int(from)) == 16
           && (attacks_from<PAWN>(to - pawn_push(us), us) & pieces(them, PAWN)))
       {
-          st->epSquare = (from + to) / 2;
+          st->epSquare = to - pawn_push(us);
           k ^= Zobrist::enpassant[file_of(st->epSquare)];
       }
 
@@ -777,24 +839,18 @@ void Position::do_move(Move m, StateInfo& newSt, bool givesCheck) {
           st->materialKey ^=  Zobrist::psq[promotion][pieceCount[promotion]-1]
                             ^ Zobrist::psq[pc][pieceCount[pc]];
 
-          // Update incremental score
-          st->psq += PSQT::psq[promotion][to] - PSQT::psq[pc][to];
-
           // Update material
           st->nonPawnMaterial[us] += PieceValue[MG][promotion];
       }
 
       // Update pawn hash key and prefetch access to pawnsTable
       st->pawnKey ^= Zobrist::psq[pc][from] ^ Zobrist::psq[pc][to];
-      prefetch(thisThread->pawnsTable[st->pawnKey]);
+      prefetch2(thisThread->pawnsTable[st->pawnKey]);
 
       // Reset rule 50 draw counter
       st->rule50 = 0;
   }
 
-  // Update incremental scores
-  st->psq += PSQT::psq[pc][to] - PSQT::psq[pc][from];
-
   // Set capture piece
   st->capturedPiece = captured;
 
@@ -955,127 +1011,202 @@ Key Position::key_after(Move m) const {
 }
 
 
-/// Position::see() is a static exchange evaluator: It tries to estimate the
-/// material gain or loss resulting from a move.
+/// Position::see_ge (Static Exchange Evaluation Greater or Equal) tests if the
+/// SEE value of move is greater or equal to the given threshold. We'll use an
+/// algorithm similar to alpha-beta pruning with a null window.
 
-Value Position::see_sign(Move m) const {
+bool Position::see_ge(Move m, Value threshold) const {
 
   assert(is_ok(m));
 
-  // Early return if SEE cannot be negative because captured piece value
-  // is not less then capturing one. Note that king moves always return
-  // here because king midgame value is set to 0.
-  if (PieceValue[MG][moved_piece(m)] <= PieceValue[MG][piece_on(to_sq(m))])
-      return VALUE_KNOWN_WIN;
+  // Only deal with normal moves, assume others pass a simple see
+  if (type_of(m) != NORMAL)
+      return VALUE_ZERO >= threshold;
 
-  return see(m);
-}
+  Bitboard stmAttackers;
+  Square from = from_sq(m), to = to_sq(m);
+  PieceType nextVictim = type_of(piece_on(from));
+  Color us = color_of(piece_on(from));
+  Color stm = ~us; // First consider opponent's move
+  Value balance;   // Values of the pieces taken by us minus opponent's ones
 
-Value Position::see(Move m) const {
+  // The opponent may be able to recapture so this is the best result
+  // we can hope for.
+  balance = PieceValue[MG][piece_on(to)] - threshold;
 
-  Square from, to;
-  Bitboard occupied, attackers, stmAttackers;
-  Value swapList[32];
-  int slIndex = 1;
-  PieceType nextVictim;
-  Color stm;
+  if (balance < VALUE_ZERO)
+      return false;
 
-  assert(is_ok(m));
+  // Now assume the worst possible result: that the opponent can
+  // capture our piece for free.
+  balance -= PieceValue[MG][nextVictim];
 
-  from = from_sq(m);
-  to = to_sq(m);
-  swapList[0] = PieceValue[MG][piece_on(to)];
-  stm = color_of(piece_on(from));
-  occupied = pieces() ^ from;
+  // If it is enough (like in PxQ) then return immediately. Note that
+  // in case nextVictim == KING we always return here, this is ok
+  // if the given move is legal.
+  if (balance >= VALUE_ZERO)
+      return true;
 
-  // Castling moves are implemented as king capturing the rook so cannot
-  // be handled correctly. Simply return VALUE_ZERO that is always correct
-  // unless in the rare case the rook ends up under attack.
-  if (type_of(m) == CASTLING)
-      return VALUE_ZERO;
+  // Find all attackers to the destination square, with the moving piece
+  // removed, but possibly an X-ray attacker added behind it.
+  Bitboard occupied = pieces() ^ from ^ to;
+  Bitboard attackers = attackers_to(to, occupied) & occupied;
 
-  if (type_of(m) == ENPASSANT)
+  while (true)
   {
-      occupied ^= to - pawn_push(stm); // Remove the captured pawn
-      swapList[0] = PieceValue[MG][PAWN];
-  }
+      stmAttackers = attackers & pieces(stm);
 
-  // Find all attackers to the destination square, with the moving piece
-  // removed, but possibly an X-ray attacker added behind it.
-  attackers = attackers_to(to, occupied) & occupied;
-
-  // If the opponent has no attackers we are finished
-  stm = ~stm;
-  stmAttackers = attackers & pieces(stm);
-  occupied ^= to; // For the case when captured piece is a pinner
-
-  // Don't allow pinned pieces to attack pieces except the king as long all
-  // pinners are on their original square. When a pinner moves to the
-  // exchange-square or get captured on it, we fall back to standard SEE behaviour.
-  if (   (stmAttackers & pinned_pieces(stm))
-      && (st->pinnersForKing[stm] & occupied) == st->pinnersForKing[stm])
-      stmAttackers &= ~pinned_pieces(stm);
-
-  if (!stmAttackers)
-        return swapList[0];
-
-  // The destination square is defended, which makes things rather more
-  // difficult to compute. We proceed by building up a "swap list" containing
-  // the material gain or loss at each stop in a sequence of captures to the
-  // destination square, where the sides alternately capture, and always
-  // capture with the least valuable piece. After each capture, we look for
-  // new X-ray attacks from behind the capturing piece.
-  nextVictim = type_of(piece_on(from));
-
-  do {
-      assert(slIndex < 32);
-
-      // Add the new entry to the swap list
-      swapList[slIndex] = -swapList[slIndex - 1] + PieceValue[MG][nextVictim];
-
-      // Locate and remove the next least valuable attacker
+      // Don't allow pinned pieces to attack (except the king) as long as
+      // all pinners are on their original square.
+      if (!(st->pinners[~stm] & ~occupied))
+          stmAttackers &= ~st->blockersForKing[stm];
+
+      // If stm has no more attackers then give up: stm loses
+      if (!stmAttackers)
+          break;
+
+      // Locate and remove the next least valuable attacker, and add to
+      // the bitboard 'attackers' the possibly X-ray attackers behind it.
       nextVictim = min_attacker<PAWN>(byTypeBB, to, stmAttackers, occupied, attackers);
-      stm = ~stm;
-      stmAttackers = attackers & pieces(stm);
-      if (    nextVictim != KING
-          && (stmAttackers & pinned_pieces(stm))
-          && (st->pinnersForKing[stm] & occupied) == st->pinnersForKing[stm])
-          stmAttackers &= ~pinned_pieces(stm);
 
-      ++slIndex;
+      stm = ~stm; // Switch side to move
 
-  } while (stmAttackers && (nextVictim != KING || (--slIndex, false))); // Stop before a king capture
+      // Negamax the balance with alpha = balance, beta = balance+1 and
+      // add nextVictim's value.
+      //
+      //      (balance, balance+1) -> (-balance-1, -balance)
+      //
+      assert(balance < VALUE_ZERO);
 
-  // Having built the swap list, we negamax through it to find the best
-  // achievable score from the point of view of the side to move.
-  while (--slIndex)
-      swapList[slIndex - 1] = std::min(-swapList[slIndex], swapList[slIndex - 1]);
+      balance = -balance - 1 - PieceValue[MG][nextVictim];
 
-  return swapList[0];
+      // If balance is still non-negative after giving away nextVictim then we
+      // win. The only thing to be careful about it is that we should revert
+      // stm if we captured with the king when the opponent still has attackers.
+      if (balance >= VALUE_ZERO)
+      {
+          if (nextVictim == KING && (attackers & pieces(stm)))
+              stm = ~stm;
+          break;
+      }
+      assert(nextVictim != KING);
+  }
+  return us != stm; // We break the above loop when stm loses
 }
 
 
 /// Position::is_draw() tests whether the position is drawn by 50-move rule
 /// or by repetition. It does not detect stalemates.
 
-bool Position::is_draw() const {
+bool Position::is_draw(int ply) const {
 
   if (st->rule50 > 99 && (!checkers() || MoveList<LEGAL>(*this).size()))
       return true;
 
-  StateInfo* stp = st;
-  for (int i = 2, e = std::min(st->rule50, st->pliesFromNull); i <= e; i += 2)
+  int end = std::min(st->rule50, st->pliesFromNull);
+
+  if (end < 4)
+    return false;
+
+  StateInfo* stp = st->previous->previous;
+  int cnt = 0;
+
+  for (int i = 4; i <= end; i += 2)
   {
       stp = stp->previous->previous;
 
-      if (stp->key == st->key)
-          return true; // Draw at first repetition
+      // Return a draw score if a position repeats once earlier but strictly
+      // after the root, or repeats twice before or at the root.
+      if (   stp->key == st->key
+          && ++cnt + (ply > i) == 2)
+          return true;
   }
 
   return false;
 }
 
 
+// Position::has_repeated() tests whether there has been at least one repetition
+// of positions since the last capture or pawn move.
+
+bool Position::has_repeated() const {
+
+    StateInfo* stc = st;
+    while (true)
+    {
+        int i = 4, end = std::min(stc->rule50, stc->pliesFromNull);
+
+        if (end < i)
+            return false;
+
+        StateInfo* stp = stc->previous->previous;
+
+        do {
+            stp = stp->previous->previous;
+
+            if (stp->key == stc->key)
+                return true;
+
+            i += 2;
+        } while (i <= end);
+
+        stc = stc->previous;
+    }
+}
+
+
+/// Position::has_game_cycle() tests if the position has a move which draws by repetition,
+/// or an earlier position has a move that directly reaches the current position.
+
+bool Position::has_game_cycle(int ply) const {
+
+  int j;
+
+  int end = std::min(st->rule50, st->pliesFromNull);
+
+  if (end < 3)
+    return false;
+
+  Key originalKey = st->key;
+  StateInfo* stp = st->previous;
+
+  for (int i = 3; i <= end; i += 2)
+  {
+      stp = stp->previous->previous;
+
+      Key moveKey = originalKey ^ stp->key;
+      if (   (j = H1(moveKey), cuckoo[j] == moveKey)
+          || (j = H2(moveKey), cuckoo[j] == moveKey))
+      {
+          Move move = cuckooMove[j];
+          Square s1 = from_sq(move);
+          Square s2 = to_sq(move);
+
+          if (!(between_bb(s1, s2) & pieces()))
+          {
+              // In the cuckoo table, both moves Rc1c5 and Rc5c1 are stored in the same
+              // location. We select the legal one by reversing the move variable if necessary.
+              if (empty(s1))
+                  move = make_move(s2, s1);
+
+              if (ply > i)
+                  return true;
+
+              // For repetitions before or at the root, require one more
+              StateInfo* next_stp = stp;
+              for (int k = i + 2; k <= end; k += 2)
+              {
+                  next_stp = next_stp->previous->previous;
+                  if (next_stp->key == stp->key)
+                     return true;
+              }
+          }
+      }
+  }
+  return false;
+}
+
+
 /// Position::flip() flips position with the white and black sides reversed. This
 /// is only useful for debugging e.g. for finding evaluation symmetry bugs.
 
@@ -1111,78 +1242,72 @@ void Position::flip() {
 }
 
 
-/// Position::pos_is_ok() performs some consistency checks for the position object.
+/// Position::pos_is_ok() performs some consistency checks for the
+/// position object and raises an asserts if something wrong is detected.
 /// This is meant to be helpful when debugging.
 
-bool Position::pos_is_ok(int* failedStep) const {
+bool Position::pos_is_ok() const {
 
-  const bool Fast = true; // Quick (default) or full check?
+  constexpr bool Fast = true; // Quick (default) or full check?
 
-  enum { Default, King, Bitboards, State, Lists, Castling };
+  if (   (sideToMove != WHITE && sideToMove != BLACK)
+      || piece_on(square<KING>(WHITE)) != W_KING
+      || piece_on(square<KING>(BLACK)) != B_KING
+      || (   ep_square() != SQ_NONE
+          && relative_rank(sideToMove, ep_square()) != RANK_6))
+      assert(0 && "pos_is_ok: Default");
 
-  for (int step = Default; step <= (Fast ? Default : Castling); step++)
-  {
-      if (failedStep)
-          *failedStep = step;
-
-      if (step == Default)
-          if (   (sideToMove != WHITE && sideToMove != BLACK)
-              || piece_on(square<KING>(WHITE)) != W_KING
-              || piece_on(square<KING>(BLACK)) != B_KING
-              || (   ep_square() != SQ_NONE
-                  && relative_rank(sideToMove, ep_square()) != RANK_6))
-              return false;
+  if (Fast)
+      return true;
 
-      if (step == King)
-          if (   std::count(board, board + SQUARE_NB, W_KING) != 1
-              || std::count(board, board + SQUARE_NB, B_KING) != 1
-              || attackers_to(square<KING>(~sideToMove)) & pieces(sideToMove))
-              return false;
+  if (   pieceCount[W_KING] != 1
+      || pieceCount[B_KING] != 1
+      || attackers_to(square<KING>(~sideToMove)) & pieces(sideToMove))
+      assert(0 && "pos_is_ok: Kings");
 
-      if (step == Bitboards)
-      {
-          if (  (pieces(WHITE) & pieces(BLACK))
-              ||(pieces(WHITE) | pieces(BLACK)) != pieces())
-              return false;
+  if (   (pieces(PAWN) & (Rank1BB | Rank8BB))
+      || pieceCount[W_PAWN] > 8
+      || pieceCount[B_PAWN] > 8)
+      assert(0 && "pos_is_ok: Pawns");
 
-          for (PieceType p1 = PAWN; p1 <= KING; ++p1)
-              for (PieceType p2 = PAWN; p2 <= KING; ++p2)
-                  if (p1 != p2 && (pieces(p1) & pieces(p2)))
-                      return false;
-      }
+  if (   (pieces(WHITE) & pieces(BLACK))
+      || (pieces(WHITE) | pieces(BLACK)) != pieces()
+      || popcount(pieces(WHITE)) > 16
+      || popcount(pieces(BLACK)) > 16)
+      assert(0 && "pos_is_ok: Bitboards");
 
-      if (step == State)
-      {
-          StateInfo si = *st;
-          set_state(&si);
-          if (std::memcmp(&si, st, sizeof(StateInfo)))
-              return false;
-      }
+  for (PieceType p1 = PAWN; p1 <= KING; ++p1)
+      for (PieceType p2 = PAWN; p2 <= KING; ++p2)
+          if (p1 != p2 && (pieces(p1) & pieces(p2)))
+              assert(0 && "pos_is_ok: Bitboards");
 
-      if (step == Lists)
-          for (Piece pc : Pieces)
-          {
-              if (pieceCount[pc] != popcount(pieces(color_of(pc), type_of(pc))))
-                  return false;
+  StateInfo si = *st;
+  set_state(&si);
+  if (std::memcmp(&si, st, sizeof(StateInfo)))
+      assert(0 && "pos_is_ok: State");
 
-              for (int i = 0; i < pieceCount[pc]; ++i)
-                  if (board[pieceList[pc][i]] != pc || index[pieceList[pc][i]] != i)
-                      return false;
-          }
-
-      if (step == Castling)
-          for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
-              for (CastlingSide s = KING_SIDE; s <= QUEEN_SIDE; s = CastlingSide(s + 1))
-              {
-                  if (!can_castle(c | s))
-                      continue;
+  for (Piece pc : Pieces)
+  {
+      if (   pieceCount[pc] != popcount(pieces(color_of(pc), type_of(pc)))
+          || pieceCount[pc] != std::count(board, board + SQUARE_NB, pc))
+          assert(0 && "pos_is_ok: Pieces");
 
-                  if (   piece_on(castlingRookSquare[c | s]) != make_piece(c, ROOK)
-                      || castlingRightsMask[castlingRookSquare[c | s]] != (c | s)
-                      ||(castlingRightsMask[square<KING>(c)] & (c | s)) != (c | s))
-                      return false;
-              }
+      for (int i = 0; i < pieceCount[pc]; ++i)
+          if (board[pieceList[pc][i]] != pc || index[pieceList[pc][i]] != i)
+              assert(0 && "pos_is_ok: Index");
   }
 
+  for (Color c = WHITE; c <= BLACK; ++c)
+      for (CastlingSide s = KING_SIDE; s <= QUEEN_SIDE; s = CastlingSide(s + 1))
+      {
+          if (!can_castle(c | s))
+              continue;
+
+          if (   piece_on(castlingRookSquare[c | s]) != make_piece(c, ROOK)
+              || castlingRightsMask[castlingRookSquare[c | s]] != (c | s)
+              || (castlingRightsMask[square<KING>(c)] & (c | s)) != (c | s))
+              assert(0 && "pos_is_ok: Castling");
+      }
+
   return true;
 }