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Fensterdatensätze für sequenzielles Training und Inferenz von Handelsmodellen

Code Machine Learning for Trading

Zusammenfassung

Dieses Dokument beschreibt Datensatz-Hilfsprogramme zur Vorbereitung von Zeitreihenpanels für Modelltraining und gleitende Inferenz. Der Trainingsdatensatz gibt gleitende Sequenzen von Merkmalen, zukünftigen Renditen, Volatilitätsskalen und Masken mit konfigurierbarer Sequenzlänge, Datumsgrenzen und Schrittweite zurück. Datumsgrenzen werden den verfügbaren Paneldaten zugeordnet; der Konstruktor weist Bereiche zurück, die keine vollständige Sequenz bereitstellen können.

Der Inferenzdatensatz erzeugt stattdessen Fenster, die an ausgewählten Zeitindizes enden, und gibt Merkmale, Masken und den entsprechenden Index für jeden Prognoseschritt zurück. Hilfsprogramme für statische Metadaten vergeben ganzzahlige Asset-IDs und können Asset-Gruppen und Transaktionskosten optional als Tensoren kodieren. Diese Schnittstellen machen zeitliche Eingaben und den Asset-Kontext für nachgelagerte Modelle explizit. Der Auszug beschreibt Implementierungsverhalten und Eingabeformate, aber kein Modell, keine Handelsergebnisse, kein Validierungsverfahren und keine Diskussion zu Leakage oder Abhängigkeiten überlappender Fenster; diese Eigenschaften hängen davon ab, wie Aufrufer das Panel erstellen und verwenden.

Kernaussagen

  • Trainingsbeispiele sind gleitende Fenster mit Sequenzen von Merkmalen, Renditen, Volatilitätsskalen und Masken.
  • Datumsgrenzen und Schrittweite bestimmen, welche Trainingsfenster einbezogen werden.
  • Inferenzfenster enden an festgelegten Zeitindizes und geben diese Indizes zusammen mit den Eingaben zurück.
  • Statische Metadaten können Asset-Identität, Gruppen und Transaktionskosten kodieren.
  • Die Datensatz-Hilfsprogramme legen Datenformen fest, belegen aber weder die Leistung noch die Gültigkeit eines Handelsmodells.

Schlagwörter

Volltext
# dataset.py


```py
"""Torch datasets for DeePM-style windowed training and inference."""

from __future__ import annotations

from collections.abc import Sequence
from dataclasses import dataclass

import numpy as np
import pandas as pd
import torch
from torch.utils.data import Dataset

from .features import FeaturePanel


@dataclass(frozen=True, slots=True)
class StaticAssetMetadata:
    """Static per-asset metadata used as context."""

    assets: list[str]
    asset_ids: torch.Tensor  # (N,)
    group_ids: torch.Tensor | None  # (N,)
    costs: torch.Tensor | None  # (N, 1)


def build_static_metadata(
    assets: Sequence[str],
    *,
    asset_to_group: dict[str, str] | None = None,
    asset_to_cost_bps: dict[str, float] | None = None,
) -> StaticAssetMetadata:
    """Create tensors for asset id, group id, and costs."""
    assets_list = [str(a) for a in assets]
    n = len(assets_list)

    asset_ids = torch.arange(n, dtype=torch.long)

    group_ids: torch.Tensor | None = None
    if asset_to_group is not None:
        groups = [str(asset_to_group.get(a, "UNKNOWN")) for a in assets_list]
        unique_groups = {g: i for i, g in enumerate(sorted(set(groups)))}
        group_ids = torch.tensor([unique_groups[g] for g in groups], dtype=torch.long)

    costs: torch.Tensor | None = None
    if asset_to_cost_bps is not None:
        cost_vals = [float(asset_to_cost_bps.get(a, 0.0)) / 10000.0 for a in assets_list]
        costs = torch.tensor(cost_vals, dtype=torch.float32).unsqueeze(-1)

    return StaticAssetMetadata(
        assets=assets_list, asset_ids=asset_ids, group_ids=group_ids, costs=costs
    )


class DeepmWindowDataset(Dataset[tuple[torch.Tensor, torch.Tensor, torch.Tensor, torch.Tensor]]):
    """Sliding-window dataset for training.

    Each item returns (x_seq, y_seq, v_seq, m_seq) of shapes
    (L, N, F), (L, N), (L, N), (L, N).
    """

    def __init__(
        self,
        panel: FeaturePanel,
        *,
        seq_len: int,
        start_date: pd.Timestamp | None = None,
        end_date: pd.Timestamp | None = None,
        stride: int = 1,
    ) -> None:
        if seq_len <= 1:
            raise ValueError("seq_len must be > 1")

        self._panel = panel
        self.seq_len = int(seq_len)

        dates = panel.dates
        start_idx = 0
        end_idx_exclusive = len(dates)
        if start_date is not None:
            start_idx = int(dates.get_indexer([pd.Timestamp(start_date)], method="bfill")[0])
        if end_date is not None:
            end_idx_exclusive = (
                int(dates.get_indexer([pd.Timestamp(end_date)], method="ffill")[0]) + 1
            )

        t_max_start = (end_idx_exclusive - 1) - self.seq_len
        t_min_start = start_idx
        if t_max_start < t_min_start:
            raise ValueError("Date range too small for given seq_len")

        self.start_indices = np.arange(t_min_start, t_max_start + 1, stride, dtype=np.int64)

    def __len__(self) -> int:
        return int(self.start_indices.shape[0])

    def __getitem__(
        self, idx: int
    ) -> tuple[torch.Tensor, torch.Tensor, torch.Tensor, torch.Tensor]:
        s = int(self.start_indices[idx])
        e = s + self.seq_len
        return (
            torch.from_numpy(self._panel.x[s:e]),
            torch.from_numpy(self._panel.y_fwd1[s:e]),
            torch.from_numpy(self._panel.vol_scale[s:e]),
            torch.from_numpy(self._panel.mask[s:e]),
        )


class RollingWindowInferenceDataset(Dataset[tuple[torch.Tensor, torch.Tensor, int]]):
    """Dataset for batched rolling-window inference."""

    def __init__(self, panel: FeaturePanel, *, seq_len: int, start_t: int) -> None:
        if seq_len <= 1:
            raise ValueError("seq_len must be > 1")
        if start_t < seq_len - 1:
            raise ValueError("start_t must be >= seq_len - 1")

        self._panel = panel
        self.seq_len = int(seq_len)
        self.times = np.arange(start_t, len(panel.dates) - 1, dtype=np.int64)

    def __len__(self) -> int:
        return int(self.times.shape[0])

    def __getitem__(self, idx: int) -> tuple[torch.Tensor, torch.Tensor, int]:
        t = int(self.times[idx])
        s = t - self.seq_len + 1
        e = t + 1
        return (
            torch.from_numpy(self._panel.x[s:e]),
            torch.from_numpy(self._panel.mask[s:e]),
            t,
        )

```

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Diese Zusammenfassung wurde vom Research-Agenten von Stratmill anhand des Originals verfasst; sie ist keine Kopie der Quelle.