رفتن به محتوا
همه اسناد کتابخانه

هم‌ترازی معیارهای مرجع و سنجش عملکرد نسبی استراتژی

کد یادگیری ماشین برای معامله‌گری

خلاصه

این سند روش‌هایی را برای مقایسه بازده استراتژی با دو معیار مرجع بیرونی شرح می‌دهد: بازده کل روزانه SPY و بازده بازار فاما–فرنچ که از جمع صرف ریسک بازار و نرخ بدون ریسک به دست می‌آید. ابزارهایی برای فیلترکردن تاریخ‌ها و هم‌ترازسازی ارائه می‌کند؛ از جمله پیوند بر پایه ماه برای مجموعه‌داده‌هایی که قراردادهای زمانی متفاوتی برای ثبت تاریخ‌های ماهانه دارند. فراخواننده باید پیش از محاسبه سنجه‌ها، از سازگاری بسامد بازده‌ها اطمینان یابد و مشاهدات را هم‌تراز کند.

محاسبات تشخیصی شامل نسبت اطلاعات، بتا، همبستگی و خطای تعقیب سالانه‌شده است و در صورت نیاز، خلاصه‌های دوره‌ای از بازده استراتژی، بازده سالانه‌شده، نسبت شارپ و حداکثر افت سرمایه را نیز ارائه می‌کند. مقادیر گمشده جفت‌شده را حذف می‌کند و اگر مشاهدات کافی نباشد یا واریانس صفر باشد، سنجه‌ها تعریف‌نشده خواهند بود. این سنجه‌ها رفتار نسبی را توصیف می‌کنند، نه اینکه استراتژی قابل سرمایه‌گذاری است یا احتمالاً دوام می‌آورد. سند راهنمای پیاده‌سازی ارائه می‌دهد، نه یافته‌های تجربی؛ سالانه‌سازی آن نیز به بسامد دوره‌ای بستگی دارد که کاربر مشخص می‌کند.

ایده‌های کلیدی

  • بازده‌های بسته‌شدن تا بسته‌شدن SPY و بازده‌های بازار فاما–فرنچ، دو سری جایگزین برای مقایسه فراهم می‌کنند.
  • می‌توان زمان‌مهرهای روزانه را مستقیماً به هم پیوند داد، اما برای سری‌های ماهانه ممکن است لازم باشد بر اساس ماه تقویمی تطبیق داده شوند.
  • سنجه‌های تشخیصی معیار مرجع، بازده نسبی، بتا، همبستگی و خطای تعقیب را خلاصه می‌کنند.
  • محاسبات دوره‌ای می‌توانند نشان دهند عملکرد استراتژی در بازه‌های تاریخی تعریف‌شده چگونه تغییر می‌کند.
  • بسامد، مشاهدات گمشده و واریانس صفر بر اعتبار سنجه‌های گزارش‌شده اثر می‌گذارند.

برچسب‌ها

متن کامل
# 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,
    }

```

با ذکر منبع و مطابق مجوز اثر، به‌طور کامل نمایش داده می‌شود. مجوز: MIT

این خلاصه را عامل پژوهشی Stratmill بر پایه متن اصلی نوشته است؛ نسخه‌ای از اثر منبع نیست.