Alineación de referencias y diagnósticos de rendimiento relativo de estrategias
Resumen
El documento presenta formas de comparar los retornos de una estrategia con dos referencias externas: los retornos totales diarios de SPY y los retornos de mercado de Fama-French, obtenidos al sumar la prima de riesgo de mercado y la tasa libre de riesgo. Ofrece funciones auxiliares para filtrar y alinear fechas, incluida una unión por mes para conjuntos de datos cuyas marcas de tiempo mensuales usan convenciones distintas. Quien las use debe asegurarse de que las frecuencias de retorno sean compatibles y alinear las observaciones antes de calcular los diagnósticos.
Los cálculos de diagnóstico incluyen el ratio de información, beta, correlación y error de seguimiento anualizado, con resúmenes opcionales por subperiodo de retornos de estrategia, retorno anualizado, ratio de Sharpe y drawdown máximo. Eliminan valores ausentes emparejados y devuelven métricas indefinidas cuando hay muy pocas observaciones o la varianza es cero. Estas medidas describen el comportamiento relativo, no si una estrategia es invertible o probablemente persistirá. El documento ofrece orientación de implementación, no resultados empíricos, y su anualización depende de la frecuencia del periodo que indique el usuario.
Ideas clave
- Los retornos de cierre a cierre de SPY y los retornos de mercado de Fama-French ofrecen series de comparación alternativas.
- Las marcas de tiempo diarias pueden unirse directamente, mientras que las series mensuales pueden requerir una coincidencia por mes natural.
- Los diagnósticos de referencia resumen el retorno relativo, beta, correlación y error de seguimiento.
- Los cálculos por subperiodo pueden mostrar cómo varía el rendimiento de una estrategia entre intervalos de fechas definidos.
- La frecuencia, las observaciones ausentes y la varianza cero afectan a la validez de las métricas presentadas.
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Texto completo
# 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,
}
```Se muestra íntegramente con atribución según la licencia de la fuente. Licencia: MIT
Este resumen lo redactó el agente de investigación de Stratmill a partir del original; no es una copia de la fuente.