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发表于 2024-9-3 23:44:09 | 查看: 1637| 回复: 3

第2课 练习

1. 给akshare加上自动延时等待

如果我们通过akshare高频度地获取数据,就有可能被服务器封IP。不过幸运地是,通过观察,我们发现服务器总是事先给出警告,如果在这种情况下,我们能主动加上延时等待,过一段时间后再试,则一般不会有问题。尝试使用retry这个库,写一段获取股票行情的代码,在akshare失败时,自动进行延时重试。延时重试的时间分别是1, 2, 4, 8

提示: retry库可以通过 pip install retry来安装。

%pip install retry
from retry import retry
import logging
import sys

logging.basicConfig()
logger = logging.getLogger("test")

logger.addHandler(logging.StreamHandler(stream=sys.stdout))


@retry(Exception, tries=5, backoff=2, delay=1, logger=logger)
def foo_may_go_wrong():
    raise ValueError("something went wrong")

# 你将看到在分别等待1, 2, 4, 8秒之后,结束重试,报告错误
foo_may_go_wrong()
something went wrong, retrying in 1 seconds...


WARNING:test:something went wrong, retrying in 1 seconds...


something went wrong, retrying in 2 seconds...


WARNING:test:something went wrong, retrying in 2 seconds...


something went wrong, retrying in 4 seconds...


WARNING:test:something went wrong, retrying in 4 seconds...


something went wrong, retrying in 8 seconds...


WARNING:test:something went wrong, retrying in 8 seconds...



---------------------------------------------------------------------------

ValueError                                Traceback (most recent call last)

Cell In[1], line 16
     13     raise ValueError("something went wrong")
     15 # 你将看到在分别等待1, 2, 4, 8秒之后,结束重试,报告错误
---> 16 foo_may_go_wrong()


File ~\software\anaconda3\envs\lianghua\Lib\site-packages\decorator.py:232, in decorate.<locals>.fun(*args, **kw)
    230 if not kwsyntax:
    231     args, kw = fix(args, kw, sig)
--> 232 return caller(func, *(extras + args), **kw)


File ~\software\anaconda3\envs\lianghua\Lib\site-packages\retry\api.py:73, in retry.<locals>.retry_decorator(f, *fargs, **fkwargs)
     71 args = fargs if fargs else list()
     72 kwargs = fkwargs if fkwargs else dict()
---> 73 return __retry_internal(partial(f, *args, **kwargs), exceptions, tries, delay, max_delay, backoff, jitter,
     74                         logger)


File ~\software\anaconda3\envs\lianghua\Lib\site-packages\retry\api.py:33, in __retry_internal(f, exceptions, tries, delay, max_delay, backoff, jitter, logger)
     31 while _tries:
     32     try:
---> 33         return f()
     34     except exceptions as e:
     35         _tries -= 1


Cell In[1], line 13, in foo_may_go_wrong()
     11 @retry(Exception, tries=5, backoff=2, delay=1, logger=logger)
     12 def foo_may_go_wrong():
---> 13     raise ValueError("something went wrong")


ValueError: something went wrong

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发表于 2024-9-3 23:44:26

2. fix tqdm在无终端环境下不能使用的bug

tqdm在运行时,会需要一个终端,否则会报错。我们可以通过将上下文中的 stderr 替换成为StringIO对象,即可让其运行。

提示:需要用到 contextlib.redirect_stderr。这道题不要求大家复现错误情况(比较难),但要求能写出正确代码并运行成功。

from tqdm import trange
import io
import contextlib
import time

print("show a normal progress bar below...")
for i in trange(10):
    pass

print("replace stderr with StringIO(), you'll see no progess bar anymore")


def foo_calling_tqdm():
    with contextlib.redirect_stderr(io.StringIO()):
        for i in trange(5):
            time.sleep(1)
            pass


foo_calling_tqdm()
show a normal progress bar below...


100%|██████████| 10/10 [00:00<00:00, 10003.11it/s]

replace stderr with StringIO(), you'll see no progess bar anymore

解释

当我们调用 for i in trange(10)时,就会出现一个进度条。在示例中,我们两次进行了这一调用。但第二次,由于我们使用字符串缓冲区替换了标准输出,进度条就没有显示了,也没有报错。

这个结果表明,通过这样的方法,也可以使akshaer在没有终端的情况下工作。

3. 前后复权价格相互推导

通过 akshare 获取某支股票的历史数据两次,一次为不复权,一次为后复权,算出它的复权因子,以此推导出前复权价格。使用akshare再获取一次前复权数据,与你推导出来的数据进行对比。 提示:通过akshare获取的平安银行的后复权数据不正确。我们同时查看了新浪服务器、同花顺行情软件和东方财富,发现他们的后复权价格都不一致。

import akshare as ak
import numpy as np

code = "000001"
start = "20220103"
end = "20230414"

# 不复权价格
no_adjust = ak.stock_zh_a_hist(code, "daily", start, end)["收盘"].to_numpy()

# 后复权价格
adjust_forward = ak.stock_zh_a_hist(code, "daily", start, end, "hfq")["收盘"].to_numpy()

# 计算前复权价格: 将后复权价格序列进行归一化,再乘以现价
adjust_backward_hat = adjust_forward / adjust_forward[-1] * no_adjust[-1]

# 通过akshare获得的前复权价格
adjust_backward = ak.stock_zh_a_hist(code, "daily", start, end, "qfq")["收盘"].to_numpy()

# 比较计算出来的前复权价格是否与获得的前复权价格相等
# 这是两个序列(数组)之间的比较,我们使用numpy.testing.assert_array_almost_equal方法来比较。
import numpy as np

try:
    np.testing.assert_array_almost_equal(
        adjust_backward_hat[-10:], adjust_backward[-10:], decimal=2
    )
except AssertionError as e:
    print("计算出来的前复权价格与获取的前复权价格不相等" + str(e))
计算出来的前复权价格与获取的前复权价格不相等
Arrays are not almost equal to 2 decimals

Mismatched elements: 10 / 10 (100%)
Max absolute difference among violations: 1.01906651
Max relative difference among violations: 0.08876886
 ACTUAL: array([12.54, 12.67, 12.65, 12.59, 12.63, 12.68, 12.55, 12.5 , 12.57,
       12.69])
 DESIRED: array([11.53, 11.67, 11.65, 11.58, 11.62, 11.68, 11.54, 11.48, 11.56,
       11.69])

哪里出错了?难道前后复权之间不是线性变换吗?

产生这个结果的原因,是akshare在按前复权取数据时,它的前复权不是从我们传入的 end那一天开始计算的,而是从我们调用API时的时间起算的,所以,我们直接调用API获得的前复权数据,在 end那一天,就可能不等于以不复权方式得到的 end时的数据,而是要小一些。

我们通过这个例子提示大家,在使用数据源时,或者在做量化时,seeing is not believing。很多细节,特别是第三方的库,在文档上不会介绍那么细致,我们需要自己对其进行完整的测试,确定其行为之后再使用。否则,这些错误经累积传递下来,会导致我们的工作建立在错误的错误之上,得不到正确的结果。

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发表于 2024-9-3 23:45:00

4. 为CAPM模型提供数据

资本资产定价模型(CAPM)描述了资产的预期回报与市场系统风险之间的关系。它由威廉.夏普等人在1960年代提出。威廉.夏普获得了1990年的诺贝尔经济学奖。CAPM被认为是经济学的七个基本理论之一。

CAPM表示资产的预期收益等于无风险收益加上风险溢价。 CAPM的假设是投资者是理性的,希望获得最大化回报并尽可能降低风险。因此,CAPM 的目标是计算相对于无风险利率的给定风险溢价,投资者可以预期获得的回报。

在CAPM模型中,我们需要以下数据:

  1. 国债收益率
  2. 指数行情数据及成分股信息
  3. 个股数据

在本题中,我们不要求理解CAPM模型,只需要能为模型提供数据即可。

4.1 获取国债收益率

要求以当前时间为准,向前取一年的国债收益数据,用其平均数作为收益率。

# 请在此写下你的代码

import akshare as ak
import arrow
import numpy as np
import random
import pandas as pd

random.seed(78)

now = arrow.now()
start = now.shift(years=-1)
end = f"{now.year}{now.month:02d}{now.day:02d}"
start = f"{start.year}{start.month:02d}{start.day:02d}"

bond = ak.bond_china_yield(start_date=start, end_date=end)
bond.set_index(keys='曲线名称', inplace=True)
bond

<div> <style scoped> .dataframe tbody tr th:only-of-type { vertical-align: middle; }

.dataframe tbody tr th {
    vertical-align: top;
}

.dataframe thead th {
    text-align: right;
}

</style> <table border="1" class="dataframe"> <thead> <tr style="text-align: right;"> <th></th> <th>日期</th> <th>3月</th> <th>6月</th> <th>1年</th> <th>3年</th> <th>5年</th> <th>7年</th> <th>10年</th> <th>30年</th> </tr> <tr> <th>曲线名称</th> <th></th> <th></th> <th></th> <th></th> <th></th> <th></th> <th></th> <th></th> <th></th> </tr> </thead> <tbody> <tr> <th>中债中短期票据收益率曲线(AAA)</th> <td>2023-09-04</td> <td>2.1850</td> <td>2.2844</td> <td>2.4498</td> <td>2.7611</td> <td>2.9544</td> <td>3.0965</td> <td>3.1503</td> <td>NaN</td> </tr> <tr> <th>中债商业银行普通债收益率曲线(AAA)</th> <td>2023-09-04</td> <td>2.0385</td> <td>2.2395</td> <td>2.3659</td> <td>2.6721</td> <td>2.7264</td> <td>2.8224</td> <td>2.9037</td> <td>3.1167</td> </tr> <tr> <th>中债国债收益率曲线</th> <td>2023-09-04</td> <td>1.6526</td> <td>1.9795</td> <td>1.9822</td> <td>2.2752</td> <td>2.4691</td> <td>2.6249</td> <td>2.6124</td> <td>2.9611</td> </tr> <tr> <th>中债国债收益率曲线</th> <td>2023-09-05</td> <td>1.6186</td> <td>1.9587</td> <td>1.9929</td> <td>2.2704</td> <td>2.4697</td> <td>2.6224</td> <td>2.6150</td> <td>2.9666</td> </tr> <tr> <th>中债中短期票据收益率曲线(AAA)</th> <td>2023-09-05</td> <td>2.1801</td> <td>2.2941</td> <td>2.4545</td> <td>2.7563</td> <td>2.9571</td> <td>3.1052</td> <td>3.1555</td> <td>NaN</td> </tr> <tr> <th>...</th> <td>...</td> <td>...</td> <td>...</td> <td>...</td> <td>...</td> <td>...</td> <td>...</td> <td>...</td> <td>...</td> </tr> <tr> <th>中债商业银行普通债收益率曲线(AAA)</th> <td>2024-09-02</td> <td>1.8257</td> <td>1.9364</td> <td>1.9565</td> <td>2.0424</td> <td>2.1155</td> <td>2.2025</td> <td>2.3300</td> <td>2.5247</td> </tr> <tr> <th>中债国债收益率曲线</th> <td>2024-09-02</td> <td>1.4566</td> <td>1.4889</td> <td>1.4650</td> <td>1.6157</td> <td>1.8085</td> <td>2.0483</td> <td>2.1457</td> <td>2.3425</td> </tr> <tr> <th>中债中短期票据收益率曲线(AAA)</th> <td>2024-09-03</td> <td>1.9470</td> <td>2.0018</td> <td>2.0300</td> <td>2.1003</td> <td>2.2204</td> <td>2.2585</td> <td>2.4600</td> <td>NaN</td> </tr> <tr> <th>中债商业银行普通债收益率曲线(AAA)</th> <td>2024-09-03</td> <td>1.8184</td> <td>1.9363</td> <td>1.9557</td> <td>2.0388</td> <td>2.1090</td> <td>2.1964</td> <td>2.3302</td> <td>2.5247</td> </tr> <tr> <th>中债国债收益率曲线</th> <td>2024-09-03</td> <td>1.4457</td> <td>1.4796</td> <td>1.4300</td> <td>1.5705</td> <td>1.7853</td> <td>2.0419</td> <td>2.1432</td> <td>2.3390</td> </tr> </tbody> </table> <p>756 rows × 9 columns</p> </div>

代码运行结果应该类似于:

这样我们就得到了近一年的各种债券收益率。我们可以用'中债国债收益率曲线'一年期的平均值当年化无风险收益率:

rf = bond[bond.index=='中债国债收益率曲线']['1年'].mean()
print(rf)

rf = rf / 100
1.871846031746032

在2023年10月24日,rf输出大约在0.0207左右。

在2024年9月3日,rf输出大约在0.0187左右。

4.2 获取沪深300的行情数据

接下来,我们通过akshare获取过去一年的沪深300的行情数据:

# 请在此写下你的代码。沪深300行情数据使用变量hs300来引用。

import akshare as ak

hs300 = ak.stock_zh_index_daily(symbol="sz399300")
hs300.index = pd.to_datetime(hs300["date"])
print(hs300)
                  date      open      high       low     close       volume
date                                                                   
2002-01-04  2002-01-04  1316.455  1316.455  1316.455  1316.455            0
2002-01-07  2002-01-07  1302.084  1302.084  1302.084  1302.084            0
2002-01-08  2002-01-08  1292.714  1292.714  1292.714  1292.714            0
2002-01-09  2002-01-09  1272.645  1272.645  1272.645  1272.645            0
2002-01-10  2002-01-10  1281.261  1281.261  1281.261  1281.261            0
...                ...       ...       ...       ...       ...          ...
2024-08-28  2024-08-28  3298.909  3305.350  3274.588  3286.496   9269665000
2024-08-29  2024-08-29  3273.541  3290.786  3269.529  3277.681  13070233300
2024-08-30  2024-08-30  3273.753  3351.625  3273.650  3321.432  18869544300
2024-09-02  2024-09-02  3307.543  3307.763  3264.757  3265.011  14761235300
2024-09-03  2024-09-03  3261.741  3281.594  3261.188  3273.428  12289730600

[5501 rows x 6 columns]

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发表于 2024-9-3 23:45:23

我们根据你获得的hs300数据,来查看下沪深300的年化收益。

import arrow
import numpy as np

end = arrow.get("2024-09-03")
year_ago = end.shift(years = -1)

year_ago = hs300[hs300.index >= np.datetime64(year_ago)].index[0]
print(year_ago)

# 计算买入并持有的收益(最近一年)
buy_price = hs300[hs300.index == year_ago].iloc[0]["close"]
buy_and_hold = hs300["close"][-1]/buy_price - 1
print(f"买入并持收益:{buy_and_hold:.2%}")

# 通过均值推算年化收益
market_returns = hs300["close"].pct_change().dropna()
market_annual = (1 + market_returns[market_returns.index >= year_ago].mean()) ** 242 - 1
print(f"年化收益: {market_annual:.2%}")
2023-09-04 00:00:00
买入并持收益:-14.95%
年化收益: -12.87%


C:\Users\Administrator\AppData\Local\Temp\ipykernel_5664\1405670539.py:7: UserWarning: no explicit representation of timezones available for np.datetime64
  year_ago = hs300[hs300.index >= np.datetime64(year_ago)].index[0]
C:\Users\Administrator\AppData\Local\Temp\ipykernel_5664\1405670539.py:12: FutureWarning: Series.__getitem__ treating keys as positions is deprecated. In a future version, integer keys will always be treated as labels (consistent with DataFrame behavior). To access a value by position, use `ser.iloc[pos]`
  buy_and_hold = hs300["close"][-1]/buy_price - 1

通过两种方法进行推算得到,过去一年沪深300的收益大约在-15%左右。

接下来,我们获取沪深300成份股,以便从中抽取个股进行检验。请使用变量名 index_stock_cons_df 来保存你获取的成份股数据。

# 在此写下你的代码
import akshare as ak
index_stock_cons_df = ak.index_stock_cons(symbol="399300")

# 打印结果
print(index_stock_cons_df)

最终,我们应该得到类似输出:

       品种代码  品种名称        纳入日期

0    001965  招商公路  2024-06-17

1    000807  云铝股份  2024-06-17

2    300442  润泽科技  2024-06-17

3    600415  小商品城  2024-06-17

4    603296  华勤技术  2024-06-17

..      ...   ...         ...

295  600660  福耀玻璃  2005-04-08

296  600690  青岛海尔  2005-04-08

297  600741  巴士股份  2005-04-08

298  600795  国电电力  2005-04-08

299  600900  长江电力  2005-04-08

接下来,我们随机取10支股票,获取行情,并计算每日收益率:

# 随机抽取10支股票,获取行情并计算每日收益
# 请在此写下你的代码

np.random.seed(78)

stocks = random.sample(index_stock_cons_df['品种代码'].to_list(), 10)

frames = {}

now = arrow.now()
start = now.shift(years = -1)
end = now.format("YYYYMMDD")
start = start.format("YYYYMMDD")
print(end)
print(start)

# 获取 10 支股票的行情数据
for code in stocks:
    bars = ak.stock_zh_a_hist(symbol=code, period="daily", start_date=start, end_date=end, adjust="qfq")
    bars.index = pd.to_datetime(bars["日期"])
    frames[code] = bars["收盘"]

# 与指数行情数据合并
start = np.datetime64(now.shift(years = -1))
frames["399300"] = hs300[hs300.index >= start]["close"]

df = pd.DataFrame(frames)

# 计算每日收益
returns = df.pct_change()

# 如果存在 NAN,则后面的回归法将无法聚合
returns.dropna(how='any', inplace=True)
returns.head().style.format('{:,.2%}')

为了后面的代码能够运行,请将行情数据保存在df变量中,每日收益保存在returns中。最终,returns应该是类似下面的结果:

                    688396  600941  600346  002410  000776  601916  300896  600332  601601  601788  399300

2023-09-05 00:00:00 -1.29%  -1.06%  0.55%   -0.62%  -1.13%  -1.22%  -0.69%  -0.43%  -1.26%  -1.41%  -0.74%

2023-09-06 00:00:00 -1.46%  -1.02%  1.17%   1.05%   -0.34%  0.00%   -0.22%  -0.13%  1.59%   0.12%   -0.22%

2023-09-07 00:00:00 -1.92%  0.28%   -0.95%  -1.16%  -1.01%  -0.41%  -2.59%  -1.73%  -0.48%  0.42%   -1.40%

2023-09-08 00:00:00 -0.59%  1.48%   -0.76%  -1.17%  0.34%   -0.41%  -1.63%  -0.34%  -0.27%  0.59%   -0.49%

2023-09-11 00:00:00 0.07%   0.85%   0.07%   2.30%   1.29%   0.42%   3.18%   2.10%   -1.37%  0.94%   0.74%

提示,你可能需要使用这些方法:

  1. random.sample
  2. stock_zh_a_hist
  3. pd.to_datetime
  4. np.datetime64
  5. df.pct_change
  6. df.dropna
  7. df.style.format

接下来,我们就可以实施CAPM模型。这里我们仅用多项式拟合法。

cols = df.columns
betas = {}
for name in cols:
    beta, alpha = np.polyfit(returns[name], returns["399300"], deg=1)
    print(name, f"{beta:.2%} {alpha:.2%}")
    betas[name] = beta
688396 24.96% -0.02%
600941 1.46% -0.06%
600346 30.01% -0.06%
002410 18.09% 0.00%
000776 58.21% -0.02%
601916 33.28% -0.07%
300896 15.09% -0.02%
600332 36.72% -0.05%
601601 23.79% -0.07%
601788 33.63% -0.05%
399300 100.00% 0.00%

最好的一支是002410。我们就看看,如果买入这一支,它的alpha和beta是多少:

code = "002410"
beta = betas[code]

# 回归法得到的预期收益
expected_return = rf + beta * (market_annual - rf)
print(f"code beta: {beta:.2f}, Er: {expected_return:.2%}")
code beta: 0.18, Er: -0.80%

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