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Numpy攻略:確定穩態

馬爾可夫鏈:被用來描述至少有兩個狀態的系統,指數學中具有馬爾可夫性質的離散事件隨機過程。該過程中,在給定當前知識或資訊的情況下,過去(即當前以前的歷史狀態)對於預測將來(即當前以後的未來狀態)是無關的。此類系統t時刻的狀態僅取決於t-1時刻的狀態。

穩態:在未來某個時刻之後或者從理論上講經過無限長時間之後,馬爾可夫鏈系統的狀態將不再改變,這個狀態被稱為穩態。

隨機矩陣包含了狀態之間轉移的概率,把隨機矩陣A應用於穩態,狀態將保持不變,用數學符號表示如下:

Ax=x

具體步驟:
1.獲取一年的資料:使用Matplotlib函式
[新的mpl_finance中沒有quotes_historical_yahoo,因此需要安裝fix_yahoo_finance安裝命令:pip install fix_yahoo_finance]
雅虎資料需要通過pandas_datareader獲取,

https://blog.csdn.net/huang_susan/article/details/806556282.選取收價盤
3.確定狀態陣列
用sign函式,當Numpy的sign函式的輸入引數為負值,正值和0時,其返回結果分別為-1,1,0
4.初始化隨機矩陣:使用zeros函式,對隨機矩陣進行初始化
5.選取每一種符號對應的起始索引狀態:使用where函式選取索引的起始索引。
6.平滑處理和隨機矩陣
加法平滑:在轉換次數上加一個常數,從而避免出現概率為0的情況。
7.特徵值和特徵向量
Numpy中的linalg模組和eig函式:返回一個特徵值陣列和一個特徵向量陣列。
完整的程式碼如下圖:

import fix_yahoo_finance as yf
import pandas_datareader as web
from datetime import date
yf.pdr_override()
import numpy
import sys
#sys:負責python與直譯器的互動。
#sys.argv():實現程式外部向程式內部傳遞引數,指令碼的名稱是sys.argv[0]表示列表的第一列引數
#sys.exit():直譯器自動退出
if len(sys.argv)!=3:
    print("Usage Python %s SYMBOL k"%(sys.argv[0]) )
    print("For instance python %s AAPL 1"%(sys.argv[0]))
    sys.exit()
#datetimie:日期時間函式
today=date.today()
start=(today.year-1,today.month,today.day)
quotes=web.get_data_yahoo(sys.argv[1],start,today)
close=[q[4] for q in quotes]
#diff函式:計算離散分差,預設計算一階分差
#sign函式:返回陣列的符號
states=numpy.sign(numpy.diff(close))
NDIM=3
#numpy中的zeros函式:返回給定形狀和型別的新陣列,用0填充
SM=numpy.zeros((NDIM,NDIM))
signs=[-1,0,1]
k=int(sys.argv[2])
for i in range(len(signs)):
    #從特定符號對應的狀態開始轉換
    start_indices=numpy.where(states[:-1]==signs[i])[0]
    N=len(start_indices)+k*NDIM
    #跳過總轉換次數為0的情況
    if N==0:
        continue
    #獲取結束狀態的狀態值
    end_values=states[start_indices+1]
    for j in range(len(signs)):
        #特定型別轉換髮生的次數
        occurrence=len(end_values[end_values==signs[j]])
        SM[i][j]=(occurrence+k)/float(N)
print(SM)
#eig:返回陣列的特徵值的特徵向量
eig_out=numpy.linalg.eig(SM)
print(eig_out)
idx_vec=numpy.where(numpy.abs(eig_out[0]-1)<0.1)
print("Index eigenvalue 1",idx_vec)
x=eig_out[1][:idx_vec].flatten()
print("Steady state vector",x)
print("check",numpy.dot(SM))