σμimplied vol · KKmax(S−K,0)udβρᵢⱼfat tailsPnL · drawdownyield · TdSₜ = μSₜ dt + σSₜ dWₜC = S·N(d₁) − K·e⁻ʳᵀ·N(d₂)σₚ² = wᵀΣwd₁ = [ln(S/K) + (r + σ²⁄2)T] ⁄ σ√T∂V/∂t + ½σ²S²·∂²V/∂S² + rS·∂V/∂S − rV = 0Sharpe = (Rₚ − R_f) ⁄ σₚVaR₉₉ = μ − 2.33σρ = Cov(X,Y) ⁄ σₓσᵧE[Rₚ] = Σ wᵢ·E[Rᵢ]φ(x) = e^(−x²/2) ⁄ √2πE[Rᵢ] = R_f + βᵢ(E[Rₘ] − R_f)dXₜ = θ(μ − Xₜ)dt + σ dWₜσ²ₜ = ω + α·ε²ₜ₋₁ + β·σ²ₜ₋₁C − P = S − K·e⁻ʳᵀΔ = ∂V/∂S Γ = ∂²V/∂S²p = (e^(rΔt) − d) ⁄ (u − d)rₜ = ln(Pₜ ⁄ Pₜ₋₁)E[Xₜ₊₁ | ℱₜ] = Xₜf* = (bp − q) ⁄ bz = (x − μ) ⁄ σP(N=k) = λᵏe^(−λ) ⁄ k!Θ = −∂V/∂Tν = S·φ(d₁)·√Tmin wᵀΣw s.t. wᵀμ = μ*∫Σ∂∞λ
σμimplied vol · KKmax(S−K,0)udβρᵢⱼfat tailsPnL · drawdownyield · TdSₜ = μSₜ dt + σSₜ dWₜC = S·N(d₁) − K·e⁻ʳᵀ·N(d₂)σₚ² = wᵀΣwd₁ = [ln(S/K) + (r + σ²⁄2)T] ⁄ σ√T∂V/∂t + ½σ²S²·∂²V/∂S² + rS·∂V/∂S − rV = 0Sharpe = (Rₚ − R_f) ⁄ σₚVaR₉₉ = μ − 2.33σρ = Cov(X,Y) ⁄ σₓσᵧE[Rₚ] = Σ wᵢ·E[Rᵢ]φ(x) = e^(−x²/2) ⁄ √2πE[Rᵢ] = R_f + βᵢ(E[Rₘ] − R_f)dXₜ = θ(μ − Xₜ)dt + σ dWₜσ²ₜ = ω + α·ε²ₜ₋₁ + β·σ²ₜ₋₁C − P = S − K·e⁻ʳᵀΔ = ∂V/∂S Γ = ∂²V/∂S²p = (e^(rΔt) − d) ⁄ (u − d)rₜ = ln(Pₜ ⁄ Pₜ₋₁)E[Xₜ₊₁ | ℱₜ] = Xₜf* = (bp − q) ⁄ bz = (x − μ) ⁄ σP(N=k) = λᵏe^(−λ) ⁄ k!Θ = −∂V/∂Tν = S·φ(d₁)·√Tmin wᵀΣw s.t. wᵀμ = μ*∫Σ∂∞λ
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Python 学习路线›模块 2 · 用于市场数据的 NumPy 与 pandas›主题 2.10·~35分钟中级

简单收益率

路线进度模块 2/11 · 主题 10/20
2.10 简单收益率
—实验得分— / 100总 XP—连续天数—

百分比变化

价格很难比较:5 美元的波动对 20 美元的股票和 500 美元的股票意义不同。简单收益率去掉了量纲,它是价格变化占前一期价格的比例,所以 +2% 对任何资产含义都一样。

r_t = (P_t - P_{t-1}) / P_{t-1} = P_t / P_{t-1} - 1

在 pandas 中,prices.shift(1) 把每个值向下移一位,于是每一行都能看到前一期价格。除以它就一次算出所有收益率,第一个因为没有前一期价格而是 NaN。prices.pct_change() 一次调用就能做同样的事。

import pandas as pd

prices = pd.Series([100.0, 102.0, 100.98, 103.0], index=["Mon", "Tue", "Wed", "Thu"])

returns = prices / prices.shift(1) - 1
print(returns.round(4))
# Mon     NaN
# Tue    0.02
# Wed   -0.01
# Thu    0.02
# dtype: float64

print(prices.pct_change().round(4).tolist())   # [nan, 0.02, -0.01, 0.02]

收益率是复合的,不是相加的

先涨 2% 再跌 1%,两天的收益并不是 +1%。每个收益率作用在不同的起点价格上,所以增长因子 1 + r 要相乘:总收益率是 (1 + r1) * (1 + r2) * ... - 1。跳过第一行的 NaN(prod 会忽略它),结果就等于期末价格除以期初价格再减一。把收益率直接相加很接近但并不正确,而且波动越大差距越大。

# Compounding the returns gives the same total as the end price over the start price
returns = prices.pct_change().dropna()

print(round((1 + returns).prod() - 1, 6))            # 0.03
print(round(prices.iloc[-1] / prices.iloc[0] - 1, 6))   # 0.03
print(round(returns.sum(), 6))                       # 0.030004   close, but not the same

print((1 + returns).cumprod().round(4).tolist())     # [1.02, 1.0098, 1.03]   the growth of 1 dollar
# Gains and losses are not symmetric: +10% then -10% does not get you back
up, down = 0.10, -0.10
print(round((1 + up) * (1 + down) - 1, 4))   # -0.01

# After a -50% loss you need +100% to recover
print(1 / (1 - 0.5) - 1)   # 1.0

跨资产与跨年份

简单收益率在资产之间可以相加:组合在一期的收益率等于各持仓 权重 * 收益率 之和。用 Series 时,weights * returns 按标签对齐,因此代码顺序无关紧要(用 .values 就失去了这层保护)。在时间上它们不是相加而是复合,所以要由较短的区间得到年化利率,需要把增长因子取 交易日数 / 天数 次方。

# Weights times returns, matched by label (the order of the symbols differs on purpose)
weights = pd.Series({"AAPL": 0.5, "MSFT": 0.3, "TSLA": 0.2})
day = pd.Series({"TSLA": -0.03, "AAPL": 0.012, "MSFT": 0.004})

print(round((weights * day).sum(), 4))               # 0.0012   correct: AAPL with AAPL, TSLA with TSLA
print(round((weights.values * day.values).sum(), 4))   # -0.0106  wrong: position by position, TSLA met AAPL's weight
# Annualising: 5% in 60 trading days, if it kept compounding at that pace for a year of 252 days
total, days = 0.05, 60
print(round((1 + total) ** (252 / days) - 1, 4))   # 0.2274
收益率是相对于起点价格的给收益率一定要标明期间(日、月、年),并且不要混用不同期间:日收益 1% 与年收益 1% 完全不同。把期间写进变量名,例如 daily_returns。
  • 简单收益率是 价格 / 前一期价格 - 1:prices / prices.shift(1) - 1 或 prices.pct_change();第一个元素是 NaN。
  • 在时间上收益率是复合的:(1 + returns).prod() - 1,绝不是 returns.sum()。
  • 跨资产时按权重相加:(weights * returns).sum(),按标签对齐。

下一节:对数收益率,它在时间上可以相加,是统计分析中的常用选择。

实验:评分内容

  • 用 simple_returns 把价格转换为各期收益率25 分
  • 用 cumulative_return 把各期收益复合成总收益25 分
  • 用 portfolio_return 把各资产收益加权成一个数25 分
  • 用 annualized_return 把收益率表示为年化利率25 分
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