الانتقال إلى المحتوى
جميع مستندات المكتبة

مواءمة المعايير المرجعية وتشخيص الأداء النسبي للاستراتيجيات

الكود Machine Learning for Trading

الملخص

يعرض المستند طرقًا لمقارنة عوائد الاستراتيجية بمعيارين خارجيين: العوائد الإجمالية اليومية لـ SPY وعوائد سوق Fama-French الناتجة عن جمع علاوة مخاطر السوق ومعدل الفائدة الخالي من المخاطر. ويوفر أدوات مساعدة لترشيح التواريخ ومواءمتها، بما فيها ربط بحسب الشهر لمجموعات البيانات التي تستخدم طوابع زمنية شهرية باصطلاحات مختلفة. وعلى المستخدم التأكد من توافق تواتر العوائد ومواءمة المشاهدات قبل حساب التشخيصات.

تشمل الحسابات التشخيصية نسبة المعلومات وبيتا والارتباط وخطأ التتبع السنوي، مع ملخصات اختيارية لعوائد الاستراتيجية والعائد السنوي ونسبة شارپ والتراجع الأقصى لفترات فرعية. وتحذف القيم المفقودة المقترنة وتعيد مقاييس غير معرّفة عند قلة المشاهدات أو انعدام التباين. تصف هذه المقاييس السلوك النسبي، لا قابلية الاستثمار في استراتيجية أو احتمال استمرارها. يقدم المستند إرشادات للتنفيذ بدلًا من نتائج تجريبية، ويعتمد تحويله إلى قيم سنوية على تواتر الفترة الذي يحدده المستخدم.

الأفكار الرئيسية

  • توفر عوائد SPY من الإغلاق إلى الإغلاق وعوائد سوق Fama-French سلسلتي مقارنة بديلتين.
  • يمكن ربط الطوابع الزمنية اليومية مباشرة، بينما قد تتطلب السلاسل الشهرية مطابقة حسب الشهر التقويمي.
  • تلخص تشخيصات المعايير المرجعية العائد النسبي وبيتا والارتباط وخطأ التتبع.
  • يمكن لحسابات الفترات الفرعية إظهار اختلاف أداء الاستراتيجية بين مجموعات تواريخ محددة.
  • يؤثر التواتر والمشاهدات المفقودة وانعدام التباين في صلاحية المقاييس المعروضة.

الوسوم

النص الكامل
# external_benchmarks.py


```py
"""External benchmark loaders for strategy-analysis notebooks.

Provides SPY (broad-equity ETF) and FF-market (Ken French Mkt-RF + RF)
return series on the canonical schema (`timestamp`, `benchmark_return`).
Both flavors return polars DataFrames; alignment with strategy returns
is the caller's responsibility.

The diagnostic helper `compute_benchmark_diagnostics` returns the
information ratio, beta, correlation, and tracking error of a strategy
return series against a benchmark return series.
"""

from __future__ import annotations

import datetime as _dt

import numpy as np
import polars as pl

from data import load_etfs, load_ff_factors


def _date_or_none(value: str | _dt.date | _dt.datetime | None) -> _dt.date | None:
    if value is None:
        return None
    if isinstance(value, _dt.date) and not isinstance(value, _dt.datetime):
        return value
    if isinstance(value, _dt.datetime):
        return value.date()
    return _dt.date.fromisoformat(str(value)[:10])


def load_spy_returns(
    start: str | _dt.date | None = None,
    end: str | _dt.date | None = None,
) -> pl.DataFrame:
    """SPY daily total returns (close-to-close pct change).

    Returns columns: `timestamp` (Date), `benchmark_return` (Float64).
    """
    df = load_etfs(symbols=["SPY"]).sort("timestamp").select("timestamp", "close")
    df = (
        df.with_columns(
            benchmark_return=pl.col("close").pct_change(),
        )
        .drop("close")
        .drop_nulls("benchmark_return")
    )
    s, e = _date_or_none(start), _date_or_none(end)
    if s is not None:
        df = df.filter(pl.col("timestamp") >= s)
    if e is not None:
        df = df.filter(pl.col("timestamp") <= e)
    return df


def load_ff_market_returns(
    start: str | _dt.date | None = None,
    end: str | _dt.date | None = None,
    frequency: str = "daily",
) -> pl.DataFrame:
    """Fama-French market return (Mkt-RF + RF, i.e. nominal market).

    `frequency` is `"daily"` or `"monthly"`. Returns columns:
    `timestamp` (Date), `benchmark_return` (Float64).
    """
    df = load_ff_factors(dataset="ff5", frequency=frequency).sort("timestamp")
    df = df.with_columns(
        benchmark_return=pl.col("Mkt-RF") + pl.col("RF"),
    ).select("timestamp", "benchmark_return")
    s, e = _date_or_none(start), _date_or_none(end)
    if s is not None:
        df = df.filter(pl.col("timestamp") >= s)
    if e is not None:
        df = df.filter(pl.col("timestamp") <= e)
    return df


def align_to_strategy(
    strategy_df: pl.DataFrame,
    benchmark_df: pl.DataFrame,
    timestamp_col: str = "ts",
    strategy_col: str = "strategy",
    benchmark_col: str = "benchmark_return",
) -> pl.DataFrame:
    """Inner-join a benchmark series onto strategy returns.

    Both inputs must carry the canonical timestamp column (Date). The
    result has columns `[timestamp_col, strategy_col, benchmark_col]`.
    Caller-side alignment for monthly cadences should resample first.
    """
    bench = benchmark_df.with_columns(
        pl.col("timestamp").cast(pl.Date).alias(timestamp_col)
    ).select(timestamp_col, benchmark_col)
    return strategy_df.join(bench, on=timestamp_col, how="inner").sort(timestamp_col)


def align_to_strategy_monthly(
    strategy_df: pl.DataFrame,
    benchmark_df: pl.DataFrame,
    timestamp_col: str = "ts",
    strategy_col: str = "strategy",
    benchmark_col: str = "benchmark_return",
) -> pl.DataFrame:
    """Month-anchored inner join (FF monthly is first-of-month; benchmark
    series often end-of-month). Joins on (year, month) key.
    """
    s = strategy_df.with_columns(
        _y=pl.col(timestamp_col).dt.year(),
        _m=pl.col(timestamp_col).dt.month(),
    )
    b = benchmark_df.with_columns(
        _y=pl.col("timestamp").dt.year(),
        _m=pl.col("timestamp").dt.month(),
    ).select("_y", "_m", benchmark_col)
    return s.join(b, on=["_y", "_m"], how="inner").drop("_y", "_m").sort(timestamp_col)


def compute_subperiod_diagnostics(
    df: pl.DataFrame,
    buckets: list[tuple[str, _dt.date | str, _dt.date | str]],
    *,
    timestamp_col: str = "ts",
    strategy_col: str = "strategy",
    benchmark_col: str | None = "benchmark",
    periods_per_year: int = 252,
) -> pl.DataFrame:
    """Per-bucket diagnostics for sub-period decomposition tables.

    `df` must carry an aligned `(timestamp, strategy[, benchmark])` triple.
    `buckets` is a list of `(label, start_date, end_date)` triples; date
    bounds are inclusive at both ends. Per-bucket metrics: `n`,
    `cum_return`, `ann_return`, `sharpe`, `max_drawdown`. When
    `benchmark_col` is provided, the table also includes `beta_vs_bm` and
    `info_ratio_vs_bm`.
    """
    rows: list[dict[str, object]] = []
    for label, start, end in buckets:
        s = _date_or_none(start)
        e = _date_or_none(end)
        sub = df.filter((pl.col(timestamp_col) >= s) & (pl.col(timestamp_col) <= e))
        n = sub.height
        if n == 0:
            rows.append({"bucket": label, "n": 0})
            continue
        s_arr = sub[strategy_col].to_numpy()
        cum = float(np.prod(1 + s_arr) - 1)
        if periods_per_year > 0:
            ann = (1 + cum) ** (periods_per_year / max(n, 1)) - 1
        else:
            ann = float("nan")
        std = float(np.std(s_arr, ddof=1)) if n > 1 else 0.0
        sharpe = (
            float(np.mean(s_arr) / std * np.sqrt(periods_per_year)) if std > 0 else float("nan")
        )
        equity = np.cumprod(1 + s_arr)
        peak = np.maximum.accumulate(equity)
        max_dd = float(np.min(equity / peak - 1))
        row: dict[str, object] = {
            "bucket": label,
            "n": n,
            "cum_return": cum,
            "ann_return": ann,
            "sharpe": sharpe,
            "max_drawdown": max_dd,
        }
        if benchmark_col is not None and benchmark_col in sub.columns:
            b_arr = sub[benchmark_col].to_numpy()
            diag = compute_benchmark_diagnostics(s_arr, b_arr, periods_per_year)
            row["beta_vs_bm"] = diag["beta"]
            row["info_ratio_vs_bm"] = diag["info_ratio"]
        rows.append(row)
    return pl.DataFrame(rows)


def compute_benchmark_diagnostics(
    strategy: np.ndarray,
    benchmark: np.ndarray,
    periods_per_year: int = 252,
) -> dict[str, float | int]:
    """Information ratio, beta, correlation, tracking error vs benchmark.

    Inputs are aligned period returns; lengths must match. NaNs are
    dropped pairwise. Returns NaN for any metric whose inputs are
    degenerate (all-NaN or zero variance).
    """
    s = np.asarray(strategy, dtype=float)
    b = np.asarray(benchmark, dtype=float)
    if s.shape != b.shape:
        raise ValueError(f"shape mismatch: strategy {s.shape} vs benchmark {b.shape}")
    mask = np.isfinite(s) & np.isfinite(b)
    s, b = s[mask], b[mask]
    n = int(s.size)
    out: dict[str, float | int] = {"n": n}
    if n < 2:
        return {
            **out,
            "info_ratio": float("nan"),
            "beta": float("nan"),
            "correlation": float("nan"),
            "tracking_error": float("nan"),
        }
    excess = s - b
    te_period = float(np.std(excess, ddof=1))
    te_ann = te_period * np.sqrt(periods_per_year)
    if te_period > 0:
        ir = float(np.mean(excess) * periods_per_year / te_ann)
    else:
        ir = float("nan")
    var_b = float(np.var(b, ddof=1))
    beta = float(np.cov(s, b, ddof=1)[0, 1] / var_b) if var_b > 0 else float("nan")
    if np.std(s, ddof=1) > 0 and np.std(b, ddof=1) > 0:
        corr = float(np.corrcoef(s, b)[0, 1])
    else:
        corr = float("nan")
    return {
        "n": n,
        "info_ratio": ir,
        "beta": beta,
        "correlation": corr,
        "tracking_error": te_ann,
    }

```

يُعرض النص كاملًا مع نسبه إلى مصدره وفقًا لترخيصه. الترخيص: MIT

أعدّ وكيل الأبحاث في Stratmill هذا الملخص استنادًا إلى المصدر الأصلي؛ وهو ليس نسخة منه.