git.sesse.net Git - stockfish/blob - src/material.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) 2008-2015 Marco Costalba, Joona Kiiski, Tord Romstad
   5   Copyright (C) 2015-2020 Marco Costalba, Joona Kiiski, Gary Linscott, Tord Romstad
   6
   7   Stockfish is free software: you can redistribute it and/or modify
   8   it under the terms of the GNU General Public License as published by
   9   the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
  10   (at your option) any later version.
  11
  12   Stockfish is distributed in the hope that it will be useful,
  13   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  14   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  15   GNU General Public License for more details.
  16
  17   You should have received a copy of the GNU General Public License
  18   along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  19 */
  20
  21 #include <cassert>
  22 #include <cstring>   // For std::memset
  23
  24 #include "material.h"
  25 #include "thread.h"
  26
  27 using namespace std;
  28
  29 namespace {
  30
  31   // Polynomial material imbalance parameters
  32
  33   constexpr int QuadraticOurs[][PIECE_TYPE_NB] = {
  34     //            OUR PIECES
  35     // pair pawn knight bishop rook queen
  36     {1438                               }, // Bishop pair
  37     {  40,   38                         }, // Pawn
  38     {  32,  255, -62                    }, // Knight      OUR PIECES
  39     {   0,  104,   4,    0              }, // Bishop
  40     { -26,   -2,  47,   105,  -208      }, // Rook
  41     {-189,   24, 117,   133,  -134, -6  }  // Queen
  42   };
  43
  44   constexpr int QuadraticTheirs[][PIECE_TYPE_NB] = {
  45     //           THEIR PIECES
  46     // pair pawn knight bishop rook queen
  47     {   0                               }, // Bishop pair
  48     {  36,    0                         }, // Pawn
  49     {   9,   63,   0                    }, // Knight      OUR PIECES
  50     {  59,   65,  42,     0             }, // Bishop
  51     {  46,   39,  24,   -24,    0       }, // Rook
  52     {  97,  100, -42,   137,  268,    0 }  // Queen
  53   };
  54
  55   // Endgame evaluation and scaling functions are accessed directly and not through
  56   // the function maps because they correspond to more than one material hash key.
  57   Endgame<KXK>    EvaluateKXK[] = { Endgame<KXK>(WHITE),    Endgame<KXK>(BLACK) };
  58
  59   Endgame<KBPsK>  ScaleKBPsK[]  = { Endgame<KBPsK>(WHITE),  Endgame<KBPsK>(BLACK) };
  60   Endgame<KQKRPs> ScaleKQKRPs[] = { Endgame<KQKRPs>(WHITE), Endgame<KQKRPs>(BLACK) };
  61   Endgame<KPsK>   ScaleKPsK[]   = { Endgame<KPsK>(WHITE),   Endgame<KPsK>(BLACK) };
  62   Endgame<KPKP>   ScaleKPKP[]   = { Endgame<KPKP>(WHITE),   Endgame<KPKP>(BLACK) };
  63
  64   // Helper used to detect a given material distribution
  65   bool is_KXK(const Position& pos, Color us) {
  66     return  !more_than_one(pos.pieces(~us))
  67           && pos.non_pawn_material(us) >= RookValueMg;
  68   }
  69
  70   bool is_KBPsK(const Position& pos, Color us) {
  71     return   pos.non_pawn_material(us) == BishopValueMg
  72           && pos.count<PAWN  >(us) >= 1;
  73   }
  74
  75   bool is_KQKRPs(const Position& pos, Color us) {
  76     return  !pos.count<PAWN>(us)
  77           && pos.non_pawn_material(us) == QueenValueMg
  78           && pos.count<ROOK>(~us) == 1
  79           && pos.count<PAWN>(~us) >= 1;
  80   }
  81
  82   /// imbalance() calculates the imbalance by comparing the piece count of each
  83   /// piece type for both colors.
  84   template<Color Us>
  85   int imbalance(const int pieceCount[][PIECE_TYPE_NB]) {
  86
  87     constexpr Color Them = (Us == WHITE ? BLACK : WHITE);
  88
  89     int bonus = 0;
  90
  91     // Second-degree polynomial material imbalance, by Tord Romstad
  92     for (int pt1 = NO_PIECE_TYPE; pt1 <= QUEEN; ++pt1)
  93     {
  94         if (!pieceCount[Us][pt1])
  95             continue;
  96
  97         int v = 0;
  98
  99         for (int pt2 = NO_PIECE_TYPE; pt2 <= pt1; ++pt2)
 100             v +=  QuadraticOurs[pt1][pt2] * pieceCount[Us][pt2]
 101                 + QuadraticTheirs[pt1][pt2] * pieceCount[Them][pt2];
 102
 103         bonus += pieceCount[Us][pt1] * v;
 104     }
 105
 106     return bonus;
 107   }
 108
 109 } // namespace
 110
 111 namespace Material {
 112
 113 /// Material::probe() looks up the current position's material configuration in
 114 /// the material hash table. It returns a pointer to the Entry if the position
 115 /// is found. Otherwise a new Entry is computed and stored there, so we don't
 116 /// have to recompute all when the same material configuration occurs again.
 117
 118 Entry* probe(const Position& pos) {
 119
 120   Key key = pos.material_key();
 121   Entry* e = pos.this_thread()->materialTable[key];
 122
 123   if (e->key == key)
 124       return e;
 125
 126   std::memset(e, 0, sizeof(Entry));
 127   e->key = key;
 128   e->factor[WHITE] = e->factor[BLACK] = (uint8_t)SCALE_FACTOR_NORMAL;
 129
 130   Value npm_w = pos.non_pawn_material(WHITE);
 131   Value npm_b = pos.non_pawn_material(BLACK);
 132   Value npm   = Utility::clamp(npm_w + npm_b, EndgameLimit, MidgameLimit);
 133
 134   // Map total non-pawn material into [PHASE_ENDGAME, PHASE_MIDGAME]
 135   e->gamePhase = Phase(((npm - EndgameLimit) * PHASE_MIDGAME) / (MidgameLimit - EndgameLimit));
 136
 137   // Let's look if we have a specialized evaluation function for this particular
 138   // material configuration. Firstly we look for a fixed configuration one, then
 139   // for a generic one if the previous search failed.
 140   if ((e->evaluationFunction = Endgames::probe<Value>(key)) != nullptr)
 141       return e;
 142
 143   for (Color c : { WHITE, BLACK })
 144       if (is_KXK(pos, c))
 145       {
 146           e->evaluationFunction = &EvaluateKXK[c];
 147           return e;
 148       }
 149
 150   // OK, we didn't find any special evaluation function for the current material
 151   // configuration. Is there a suitable specialized scaling function?
 152   const auto* sf = Endgames::probe<ScaleFactor>(key);
 153
 154   if (sf)
 155   {
 156       e->scalingFunction[sf->strongSide] = sf; // Only strong color assigned
 157       return e;
 158   }
 159
 160   // We didn't find any specialized scaling function, so fall back on generic
 161   // ones that refer to more than one material distribution. Note that in this
 162   // case we don't return after setting the function.
 163   for (Color c : { WHITE, BLACK })
 164   {
 165     if (is_KBPsK(pos, c))
 166         e->scalingFunction[c] = &ScaleKBPsK[c];
 167
 168     else if (is_KQKRPs(pos, c))
 169         e->scalingFunction[c] = &ScaleKQKRPs[c];
 170   }
 171
 172   if (npm_w + npm_b == VALUE_ZERO && pos.pieces(PAWN)) // Only pawns on the board
 173   {
 174       if (!pos.count<PAWN>(BLACK))
 175       {
 176           assert(pos.count<PAWN>(WHITE) >= 2);
 177
 178           e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPsK[WHITE];
 179       }
 180       else if (!pos.count<PAWN>(WHITE))
 181       {
 182           assert(pos.count<PAWN>(BLACK) >= 2);
 183
 184           e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPsK[BLACK];
 185       }
 186       else if (pos.count<PAWN>(WHITE) == 1 && pos.count<PAWN>(BLACK) == 1)
 187       {
 188           // This is a special case because we set scaling functions
 189           // for both colors instead of only one.
 190           e->scalingFunction[WHITE] = &ScaleKPKP[WHITE];
 191           e->scalingFunction[BLACK] = &ScaleKPKP[BLACK];
 192       }
 193   }
 194
 195   // Zero or just one pawn makes it difficult to win, even with a small material
 196   // advantage. This catches some trivial draws like KK, KBK and KNK and gives a
 197   // drawish scale factor for cases such as KRKBP and KmmKm (except for KBBKN).
 198   if (!pos.count<PAWN>(WHITE) && npm_w - npm_b <= BishopValueMg)
 199       e->factor[WHITE] = uint8_t(npm_w <  RookValueMg   ? SCALE_FACTOR_DRAW :
 200                                  npm_b <= BishopValueMg ? 4 : 14);
 201
 202   if (!pos.count<PAWN>(BLACK) && npm_b - npm_w <= BishopValueMg)
 203       e->factor[BLACK] = uint8_t(npm_b <  RookValueMg   ? SCALE_FACTOR_DRAW :
 204                                  npm_w <= BishopValueMg ? 4 : 14);
 205
 206   // Evaluate the material imbalance. We use PIECE_TYPE_NONE as a place holder
 207   // for the bishop pair "extended piece", which allows us to be more flexible
 208   // in defining bishop pair bonuses.
 209   const int pieceCount[COLOR_NB][PIECE_TYPE_NB] = {
 210   { pos.count<BISHOP>(WHITE) > 1, pos.count<PAWN>(WHITE), pos.count<KNIGHT>(WHITE),
 211     pos.count<BISHOP>(WHITE)    , pos.count<ROOK>(WHITE), pos.count<QUEEN >(WHITE) },
 212   { pos.count<BISHOP>(BLACK) > 1, pos.count<PAWN>(BLACK), pos.count<KNIGHT>(BLACK),
 213     pos.count<BISHOP>(BLACK)    , pos.count<ROOK>(BLACK), pos.count<QUEEN >(BLACK) } };
 214
 215   e->value = int16_t((imbalance<WHITE>(pieceCount) - imbalance<BLACK>(pieceCount)) / 16);
 216   return e;
 217 }
 218
 219 } // namespace Material