Tự tương quan bảng dữ liệu và cỡ mẫu hiệu dụng cho nhãn chồng lấn
Tóm tắt
Tài liệu định nghĩa hai phép chẩn đoán cho các nhãn có khoảng thời gian lợi suất tương lai chồng lấn: tự tương quan bảng dữ liệu gộp và cỡ mẫu hiệu dụng dựa trên tính duy nhất của nhãn. Tự tương quan chỉ ghép các quan sát trong cùng một thực thể và ở khoảng cách được yêu cầu trên lưới thanh giá ban đầu. Phép tính loại bỏ trung bình riêng trong từng thực thể trước khi gộp, tránh tạo ra tính dai dẳng giả do khác biệt về trung bình giữa các thực thể. Các độ trễ không có cặp hợp lệ vẫn hiển thị là NaN.
Cỡ mẫu hiệu dụng gán trọng số cho mỗi nhãn theo tỷ lệ các khoảng lợi suất tương lai của nhãn đó không được nhãn đồng thời nào khác sử dụng, rồi cộng các trọng số này qua các thực thể. Phương pháp hỗ trợ cả kỳ hạn cố định lẫn kỳ hạn theo từng hàng đối với nhãn sự kiện có thời lượng thay đổi. Tài liệu nhấn mạnh rằng lợi suất tương lai trên h thanh giá bao gồm h khoảng lợi suất, không phải h cộng một thanh tính cả mốc neo; với kỳ hạn một phiên, các lợi suất liên tiếp cần tách rời nhau. Việc giữ nguyên vị trí trên lưới ban đầu rất quan trọng vì các hàng bị loại có thể che khuất gián đoạn dữ liệu hoặc khoảng trống do niêm yết. Các phép đo này chẩn đoán sự phụ thuộc và phần thông tin chồng lấn; chúng không làm cho nhãn trở nên độc lập hoặc điều chỉnh các nguồn sai số ước lượng khác.
Ý chính
- Chỉ gộp tự tương quan giữa các thực thể sau khi đã loại bỏ trung bình riêng trong từng thực thể.
- Ghép các quan sát theo vị trí trên lưới ban đầu để hàng bị thiếu không tạo ra sự liền kề giả.
- Giữ các ước tính độ trễ không khả dụng ở dạng NaN để bảo toàn ý nghĩa của trục độ trễ.
- Tính tính duy nhất của nhãn từ các khoảng lợi suất tương lai đồng thời, riêng trong từng thực thể.
- Nhãn trải dài h khoảng lợi suất chiếm h đơn vị, không phải h cộng một thanh tính cả mốc neo.
Thẻ
Toàn văn
# label_diagnostics.py
```py
"""Panel diagnostics for overlapping labels, shared across the case studies.
Both statistics here answer the same question - how much independent information a
per-bar label with a multi-bar horizon actually carries - and both are wrong in the
same three ways when computed carelessly: on one entity rather than the panel, with
the concurrency of overlapping windows ignored, or with the frame's row order
mistaken for the grid the horizon is counted in.
The third is why both take `bar_col`. A diagnostics frame usually holds only rows
with a non-null label, and where a bar is missing - an outage, a settlement an
exchange skipped, a symbol that had not listed - the surviving rows close over the
hole. Counting positions among survivors then makes the two rows either side of a
hole adjacent, so windows that share nothing appear to overlap and windows `lag`
apart on the grid are pooled with windows further apart. `bar_col` names each row's
position on the grid the label's horizon is measured in, which the caller builds
from the frame the label was built on, before any row was dropped. Only differences
within an entity are read, so any affine origin will do.
"""
from __future__ import annotations
import numpy as np
import polars as pl
from ml4t.engineer.labeling import calculate_label_uniqueness
def panel_autocorrelation(
frame: pl.DataFrame,
column: str,
*,
max_lag: int,
bar_col: str,
entity_col: str = "symbol",
) -> np.ndarray:
"""Autocorrelation of *column* at lags 1..max_lag, pooled across entities.
A pair is kept only if both rows belong to the same entity and their `bar_col`
positions differ by exactly the lag, so no pair spans two entities and none
spans a hole in the grid. The column is demeaned within its entity before
pooling: without the demeaning a panel whose entities sit at different levels
reports that level dispersion as persistence, and a series that is constant
inside every entity - so with no autocorrelation to speak of - would come back
at 1.0.
A single-entity estimate is a claim about that entity, and the two disagree
most at the lag that matters - the label horizon. A lag with no surviving pair
is reported as NaN rather than dropped, so the returned array always has
`max_lag` entries and the lag axis of a figure drawn from it stays honest.
"""
centred = frame.select(
entity_col,
pl.col(bar_col).alias("_bar"),
(pl.col(column) - pl.col(column).mean().over(entity_col)).alias("_centred"),
)
out = []
for lag in range(1, max_lag + 1):
lagged = centred.select(
entity_col,
(pl.col("_bar") - lag).alias("_bar"),
pl.col("_centred").alias("_lagged"),
)
pairs = centred.join(lagged, on=[entity_col, "_bar"], how="inner")
value = pairs.select(pl.corr("_centred", "_lagged")).item() if pairs.height else None
out.append(np.nan if value is None else value)
return np.array(out, dtype=float)
def effective_sample_size(
frame: pl.DataFrame,
*,
bar_col: str,
horizon: int | None = None,
horizon_col: str | None = None,
entity_col: str = "symbol",
) -> tuple[int, float]:
"""Return (rows, N_eff) for a label sampled every bar over *horizon* bars.
Pass ``horizon_col`` instead of ``horizon`` where the window is not the same length
for every row - an event label that resolves when a barrier is hit or when a contract
expires. The column holds each row's window in the same units as ``bar_col``, and a
single ``horizon`` is the special case where every row carries the same value. A
median window standing in for a variable one prices the overlap of a label none of
the rows has.
``N_eff`` is Chapter 7.2's average-uniqueness sum: each row is weighted by the
share of its forward window no concurrent label also spans. Concurrency is a
property of one entity's overlapping windows, so the weights are computed per
entity and summed, over the entity's own grid positions - a window that starts
on the far side of a hole is concurrent with nothing on the near side.
**What a label occupies is ``horizon`` return intervals, not ``horizon + 1``
bars.** The label at bar *i* is $P_{i+h}/P_i - 1$, so it consumes the returns
realised over bars $i{+}1 \\ldots i{+}h$ - *h* of them - and the label at *i+1*
shares $h-1$ of those, which is the overlap the audit record prints. Passing a
closed bar interval ``[i, i+h]`` instead counts the anchor bar as consumed and
makes every label span ``h+1`` units, so consecutive labels appear to share one
interval even when they share none.
The one-session horizon is the case that settles it: consecutive one-day
forward returns are built from disjoint returns and are fully independent, so
every weight must be 1 and ``N_eff`` must equal ``N``. The closed-bar form
returns ``N/2`` there. On a gapless grid average uniqueness converges to
``1/h``, so ``N_eff`` tends to ``N/h`` - the reference value the stage standard
cites - and a grid with holes sits above it, because a hole ends an overlap
early.
*frame* is expected to hold only rows with a non-null label, so every row has a
complete forward window even though the bars closing the last few are not
themselves rows of *frame*; the endpoints are left uncapped and the concurrency
array extended past the last window's end rather than truncated, which would
shorten exactly those windows.
"""
if (horizon is None) == (horizon_col is None):
raise ValueError("pass exactly one of horizon and horizon_col")
# `maintain_order=True` is what makes the total reproducible. Summing floats is not
# associative, and polars does not fix the order groups come back in, so the same frame
# summed twice differs in the last bits. Printed as an integer that lands on either side
# of a rounding boundary: sp500_options' fwd_ret_10d reported N_eff 39,746 on one run and
# 39,747 on the next, from identical inputs and an unchanged label digest.
rows, weight = 0, 0.0
for _, group in frame.group_by([entity_col], maintain_order=True):
bars = group[bar_col].to_numpy()
order = np.argsort(bars)
events = bars[order] - bars.min()
windows = horizon if horizon_col is None else group[horizon_col].to_numpy()[order]
ends = events + windows - 1
weights = calculate_label_uniqueness(events, ends, n_bars=int(ends.max()) + 1)
rows += group.height
weight += float(weights.sum())
return rows, weight
```Hiển thị toàn văn kèm ghi nguồn theo giấy phép của tài liệu gốc. Giấy phép: MIT
Bản tóm tắt này do tác nhân nghiên cứu của Stratmill biên soạn từ tài liệu gốc; đây không phải bản sao của tài liệu.