常用函数

Posted 2020-08-22

（一）读写文件

（1）创建单位矩阵（主对角线元素均为1，其余元素均为0）

i5 = eye(5)

注：eye()函数

numpy.eye(N,M=None, k=0, dtype=<type ‘float‘>)

关注第一个第三个参数就行了

第一个参数：输出方阵（行数=列数）的规模，即行数或列数

第三个参数：默认情况下输出的是对角线全“1”，其余全“0”的方阵，如果k为正整数，则在右上方第k条对角线全“1”其余全“0”，k为负整数则在左下方第k条对角线全“1”其余全“0”。

（2）写文件 savetxt函数

savetxt("eye.txt",i5)

（3）读文件 loadtxt

i = loadtxt(‘eye.txt‘)

（二）读入csv文件

股价数据存储在CSV文件中，第一列为股票代码以标识股票（苹果公司股票代码为AAPL），第二列为dd-mm-yyyy格式的日期，第三列为空，随后各列依次是开盘价、最高价、最低价和收盘价，最后一列为当日的成交量。以下为"data.csv"文件的一行数据：

AAPL,28-01-2011, ,344.17,344.4,333.53,336.1,21144800

读csv文件,我们将收盘价和成交量分别载入到两个数组中：loadtxt()函数

c,v = loadtxt(‘data.csv‘,delimiter=‘,‘,usecols=(6,7),unpack=True)

delimiter:分隔符设置为","

usecols:参数为一个元组，以获取第7,8列数据

unpack:参数设置为True，分拆存储不同列的数据，即分别将收盘价和成交量的数组赋值给变量c和v

（三）平均数

(1)成交量加权平均价格（VWAP）

VWAP （Volume-Weighted Average Price，成交量加权平均价格）是一个非常重要的经济学量，
它代表着金融资产的“平均”价格。某个价格的成交量越高，该价格所占的权重就越大。 VWAP
就是以成交量为权重计算出来的加权平均值，常用于算法交易。

例：

股票A，1000股，价格10；

股票B，2000股，价格15；

算术平均值 = (10 + 15) / 2 = 12.5；

加权平均值 = (10 * 1000 + 15 * 2000) / (1000 + 2000) = 13.33

c,v = loadtxt(‘data.txt‘,delimiter=‘,‘,usecols=(6,7),unpack=True)

vwap = average(c,weights=v)

(2)平均数

mean_c = mean(c)

(3)时间加权平均价格

在经济学中， TWAP（Time-Weighted Average Price，时间加权平均价格）是另一种“平均”
价格的指标。既然我们已经计算了VWAP，那也来计算一下TWAP吧。其实TWAP只是一个变种
而已，基本的思想就是最近的价格重要性大一些，所以我们应该对近期的价格给以较高的权重。
最简单的方法就是用arange函数创建一个从0开始依次增长的自然数序列，自然数的个数即为收
盘价的个数。当然，这并不一定是正确的计算TWAP的方式。事实上，本书中关于股价分析的大
部分示例都仅仅是为了说明问题。计算TWAP的代码如下。

t = arange(len(c))

twap = average(c,weights=t)

（四）极值,极差

读取数据，将每日的最高价和最低价分别载入数组

h,l = loadtxt(‘data.csv‘,delimiter=‘,‘,usecols=(4,5),unpack=True)

(1)最大值max()：每日最高价的最大值

highest = max(h)

(2)最小值min()：每日最低价的最小值

lowest = min(l)

(3)极差ptp():

最高价的极差：

spread_high_price = ptp(h)

等价于：spread_high_price = max(h)-min(h)

（五）简单统计分析

（1）收盘价中位数median()

c = loadtxt(‘data.csv‘,delimiter=‘,‘,usecols=(6,),unpack=True)

c_median = median(c)

（2）方差var()

c_variance = var(c)

（六）股票收益率

（1）简单收益率：diff(),std()

NumPy中的diff函数可以返回一个由相邻数组元素的差
值构成的数组。这有点类似于微积分中的微分。为了计算收益率，我们还需要用差值除以前一天
的价格。不过这里要注意， diff返回的数组比收盘价数组少一个元素:

returns = np.diff( c ) / c[ : -1]

注意，我们没有用收盘价数组中的最后一个值做除数。接下来，用std函数计算标准差：
print "Standard deviation =", np.std(returns)

（2）对数收益率：log(),diff()

先用log函数得到每一个收盘价的对数，再对结果使用diff函数即可。

logreturns = np.diff( np.log(c) )

（3）筛选收益率为正值的元素，where()

posretindices = np.where(returns > 0)

（4）波动率:

在投资学中，波动率（volatility）是对价格变动的一种度量。历史波动率可以根据历史价
格数据计算得出。计算历史波动率（如年波动率或月波动率）时，需要用到对数收益率。年波动
率等于对数收益率的标准差除以其均值，再除以交易日倒数的平方根，通常交易日取252天。我
们用std和mean函数来计算，代码如下所示：

annual_volatility = np.std(logreturns)/np.mean(logreturns)
annual_volatility = annual_volatility / np.sqrt(1./252.)
print annual_volatility

注意：sqrt使用浮点数，得到的结过才是正确的，为浮点数

（七）分析日期数据

dates, close=np.loadtxt(‘data.csv‘, delimiter=‘,‘, usecols=(1,6), unpack=True)

执行以上代码后会得到一个错误提示：

ValueError: could not convert string to float: b‘28-01-2011‘

NumPy尝试把日期转换成浮点数。按照如下步骤处理日期：

（1）日期转换函数

我们需要做的是显式地告诉NumPy怎样来转换日期，需要用到loadtxt函数中的一个特定的参数converters，

它是一本数据列和转换函数之间进行映射的字典。

• 重新定义datestr2num()函数：

def datestr2num(s):

　　s = str(s,‘utf-8‘)

　　return datetime.datetime.strptime(s,"%d-%m-%Y").date().weekday()

• 将日期函数挂上去：

dates,close = loadtxt(‘data.csv‘,delimiter=‘,‘,usecols=(1,6),converters={1:datestr2num},unpack=True)

• 创建一个包含5个元素的数组，分别代表一周的5个工作日。数组元素将初始化为0。

averages = np.zeros(5)

• 遍历0到4的日期标识，或者说是遍历星期一到星期五，然

后用where函数得到各工作日的索引值并存储在indices数组中。在用take函数获取这些索引值
相应的元素值。最后，我们对每个工作日计算出平均值存放在averages数组中。

for i in range(5):
indices = where(dates == i)
prices = take(close, indices)
avg = mean(prices)
print("Day:%d,prices:%s,Average:%f"%(i,prices,avg))
averages[i] = avg