git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/bitbase.cpp

   1 /*
   2   Stockfish, a UCI chess playing engine derived from Glaurung 2.1
   3   Copyright (C) 2004-2008 Tord Romstad (Glaurung author)
   4   Copyright (C) 2008-2012 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
   5
   6   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   7   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   9   (at your option) any later version.
  10
  11   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
  12   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  13   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  14   GNU General Public License for more details.
  15
  16   You should have received a copy of the GNU General Public License
  17   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18 */
  19
  20 #include <cassert>
  21
  22 #include "bitboard.h"
  23 #include "types.h"
  24
  25 namespace {
  26
  27   enum Result {
  28     INVALID = 0,
  29     UNKNOWN = 1,
  30     DRAW    = 2,
  31     WIN     = 4
  32   };
  33
  34   inline Result& operator|=(Result& r, Result v) { return r = Result(r | v); }
  35
  36   struct KPKPosition {
  37
  38     Result classify_leaf(int idx);
  39     Result classify(int idx, Result db[]);
  40
  41   private:
  42     template<Color Us> Result classify(const Result db[]) const;
  43
  44     template<Color Us> Bitboard k_attacks() const {
  45       return Us == WHITE ? StepAttacksBB[W_KING][wksq] : StepAttacksBB[B_KING][bksq];
  46     }
  47
  48     Bitboard p_attacks() const { return StepAttacksBB[W_PAWN][psq]; }
  49     void decode_index(int idx);
  50
  51     Square wksq, bksq, psq;
  52     Color stm;
  53   };
  54
  55   // The possible pawns squares are 24, the first 4 files and ranks from 2 to 7
  56   const int IndexMax = 2 * 24 * 64 * 64; // stm * wp_sq * wk_sq * bk_sq = 196608
  57
  58   // Each uint32_t stores results of 32 positions, one per bit
  59   uint32_t KPKBitbase[IndexMax / 32];
  60
  61   int index(Square wksq, Square bksq, Square psq, Color stm);
  62 }
  63
  64
  65 uint32_t Bitbases::probe_kpk(Square wksq, Square wpsq, Square bksq, Color stm) {
  66
  67   int idx = index(wksq, bksq, wpsq, stm);
  68   return KPKBitbase[idx / 32] & (1 << (idx & 31));
  69 }
  70
  71
  72 void Bitbases::init_kpk() {
  73
  74   Result db[IndexMax];
  75   KPKPosition pos;
  76   int idx, bit, repeat = 1;
  77
  78   // Initialize table with known win / draw positions
  79   for (idx = 0; idx < IndexMax; idx++)
  80       db[idx] = pos.classify_leaf(idx);
  81
  82   // Iterate until all positions are classified (30 cycles needed)
  83   while (repeat)
  84       for (repeat = idx = 0; idx < IndexMax; idx++)
  85           if (db[idx] == UNKNOWN && (db[idx] = pos.classify(idx, db)) != UNKNOWN)
  86               repeat = 1;
  87
  88   // Map 32 position results into one KPKBitbase[] entry
  89   for (idx = 0; idx < IndexMax / 32; idx++)
  90       for (bit = 0; bit < 32; bit++)
  91           if (db[32 * idx + bit] == WIN)
  92               KPKBitbase[idx] |= 1 << bit;
  93 }
  94
  95
  96 namespace {
  97
  98   // A KPK bitbase index is an integer in [0, IndexMax] range
  99   //
 100   // Information is mapped in this way
 101   //
 102   // bit     0: side to move (WHITE or BLACK)
 103   // bit  1- 6: black king square (from SQ_A1 to SQ_H8)
 104   // bit  7-12: white king square (from SQ_A1 to SQ_H8)
 105   // bit 13-14: white pawn file (from FILE_A to FILE_D)
 106   // bit 15-17: white pawn rank - 1 (from RANK_2 - 1 to RANK_7 - 1)
 107
 108   int index(Square w, Square b, Square p, Color c) {
 109
 110     assert(file_of(p) <= FILE_D);
 111
 112     return c + (b << 1) + (w << 7) + (file_of(p) << 13) + ((rank_of(p) - 1) << 15);
 113   }
 114
 115   void KPKPosition::decode_index(int idx) {
 116
 117     stm  = Color(idx & 1);
 118     bksq = Square((idx >> 1) & 63);
 119     wksq = Square((idx >> 7) & 63);
 120     psq  = File((idx >> 13) & 3) | Rank((idx >> 15) + 1);
 121   }
 122
 123   Result KPKPosition::classify_leaf(int idx) {
 124
 125     decode_index(idx);
 126
 127     // Check if two pieces are on the same square or if a king can be captured
 128     if (   wksq == psq || wksq == bksq || bksq == psq
 129         || (k_attacks<WHITE>() & bksq)
 130         || (stm == WHITE && (p_attacks() & bksq)))
 131         return INVALID;
 132
 133     // The position is an immediate win if it is white to move and the white
 134     // pawn can be promoted without getting captured.
 135     if (   rank_of(psq) == RANK_7
 136         && stm == WHITE
 137         && wksq != psq + DELTA_N
 138         && (   square_distance(bksq, psq + DELTA_N) > 1
 139             ||(k_attacks<WHITE>() & (psq + DELTA_N))))
 140         return WIN;
 141
 142     // Check for known draw positions
 143     //
 144     // Case 1: Stalemate
 145     if (   stm == BLACK
 146         && !(k_attacks<BLACK>() & ~(k_attacks<WHITE>() | p_attacks())))
 147         return DRAW;
 148
 149     // Case 2: King can capture undefended pawn
 150     if (   stm == BLACK
 151         && (k_attacks<BLACK>() & psq & ~k_attacks<WHITE>()))
 152         return DRAW;
 153
 154     // Case 3: Black king in front of white pawn
 155     if (   bksq == psq + DELTA_N
 156         && rank_of(psq) < RANK_7)
 157         return DRAW;
 158
 159     // Case 4: White king in front of pawn and black has opposition
 160     if (   stm == WHITE
 161         && wksq == psq + DELTA_N
 162         && bksq == wksq + DELTA_N + DELTA_N
 163         && rank_of(psq) < RANK_5)
 164         return DRAW;
 165
 166     // Case 5: Stalemate with rook pawn
 167     if (   bksq == SQ_A8
 168         && file_of(psq) == FILE_A)
 169         return DRAW;
 170
 171     // Case 6: White king trapped on the rook file
 172     if (   file_of(wksq) == FILE_A
 173         && file_of(psq) == FILE_A
 174         && rank_of(wksq) > rank_of(psq)
 175         && bksq == wksq + 2)
 176         return DRAW;
 177
 178     return UNKNOWN;
 179   }
 180
 181   template<Color Us>
 182   Result KPKPosition::classify(const Result db[]) const {
 183
 184     // White to Move: If one move leads to a position classified as RESULT_WIN,
 185     // the result of the current position is RESULT_WIN. If all moves lead to
 186     // positions classified as RESULT_DRAW, the current position is classified
 187     // RESULT_DRAW otherwise the current position is classified as RESULT_UNKNOWN.
 188     //
 189     // Black to Move: If one move leads to a position classified as RESULT_DRAW,
 190     // the result of the current position is RESULT_DRAW. If all moves lead to
 191     // positions classified as RESULT_WIN, the position is classified RESULT_WIN.
 192     // Otherwise, the current position is classified as RESULT_UNKNOWN.
 193
 194     Result r = INVALID;
 195     Bitboard b = k_attacks<Us>();
 196
 197     while (b)
 198     {
 199         r |= Us == WHITE ? db[index(pop_lsb(&b), bksq, psq, BLACK)]
 200                          : db[index(wksq, pop_lsb(&b), psq, WHITE)];
 201
 202         if (Us == WHITE && (r & WIN))
 203             return WIN;
 204
 205         if (Us == BLACK && (r & DRAW))
 206             return DRAW;
 207     }
 208
 209     if (Us == WHITE && rank_of(psq) < RANK_7)
 210     {
 211         Square s = psq + DELTA_N;
 212         r |= db[index(wksq, bksq, s, BLACK)]; // Single push
 213
 214         if (rank_of(s) == RANK_3 && s != wksq && s != bksq)
 215             r |= db[index(wksq, bksq, s + DELTA_N, BLACK)]; // Double push
 216
 217         if (r & WIN)
 218             return WIN;
 219     }
 220
 221     return r & UNKNOWN ? UNKNOWN : Us == WHITE ? DRAW : WIN;
 222   }
 223
 224   Result KPKPosition::classify(int idx, Result db[]) {
 225
 226     decode_index(idx);
 227     return stm == WHITE ? classify<WHITE>(db) : classify<BLACK>(db);
 228   }
 229
 230 }