Python量化:評(píng)估投資組合的收益率和風(fēng)險(xiǎn)

不要把所有的雞蛋放在同一個(gè)籃子里,這是投資界中歷久彌新的至理名言将饺。

為了避免風(fēng)險(xiǎn)贡避,投資人往往會(huì)將資產(chǎn)分散到不同的金融工具中,比如信托予弧、債券刮吧、基金、股票掖蛤、期貨杀捻、期權(quán)甚至房地產(chǎn)市場(chǎng)等。那么在這么多金融產(chǎn)品中蚓庭,我們?nèi)绾芜x擇才能在風(fēng)險(xiǎn)可控的情況下獲取盡可能高的收益呢致讥?資產(chǎn)配置就是為了解決這個(gè)問(wèn)題仅仆。

那么,如何去衡量不同配置下我們的組合資產(chǎn)的收益率與風(fēng)險(xiǎn)呢拄踪?

一蝇恶、投資組合的收益率計(jì)算

投資組合的收益率很容易計(jì)算,總得來(lái)說(shuō)就是總收益除以初始投入資本惶桐。假如我們一共投資了n種金融產(chǎn)品撮弧,則我們的投資組合的收益率為:

R = \frac{總收益}{初始資產(chǎn)} = \frac{\sum^{n}_{i=1}{W_iR_i}}{W_0} = \frac{\sum_{i=1}^{n}{W_0 w_i R_i}}{W_0} = \sum_{i=1}^{n}{w_i R_i}

\begin{aligned} W_0&:投資資產(chǎn)\\ W_i&:第i個(gè)金融產(chǎn)品的投資額\\ w_i&:第i個(gè)金融產(chǎn)品投資額占總投資資產(chǎn)的比例\\ R_i&:第i個(gè)金融產(chǎn)品的收益率\\ R&:投資組合的收益率 \end{aligned}

投資組合收益率的計(jì)算過(guò)程,類似于加權(quán)平均值的計(jì)算姚糊。我們將每個(gè)金融產(chǎn)品的收益率乘以該產(chǎn)品的投資占比贿衍,并對(duì)結(jié)果求和即可。

需要注意的是救恨,這里計(jì)算的收益率是從頭到尾的收益率贸辈,如果我們要計(jì)算一個(gè)收益率序列,是不能使用這種方式的肠槽。因?yàn)樵诘谝黄诘臅r(shí)候擎淤,我們的配置比例是固定的,但是在第一期之后秸仙,隨著不同產(chǎn)品的不同波動(dòng)嘴拢,它們占我們資產(chǎn)配置的比例已經(jīng)發(fā)生了變化,因此需要不斷迭代更新我們的比例參數(shù)寂纪,直接使用原始比例是錯(cuò)誤的席吴。

二、投資組合的風(fēng)險(xiǎn)度量

我們?nèi)匀灰苑讲顏?lái)度量我們的投資組合的風(fēng)險(xiǎn):

\sigma^2(R) = \sum_{i=1}^{n}{w_i^2\sigma^2(R_i)} + \sum_{i=1}^{n}{w_i w_j \sigma (R_i, R_j)}

觀察上式可知捞蛋,這里既包含了每個(gè)金融產(chǎn)品各自的方差與系數(shù)的乘積孝冒,也包含了兩兩產(chǎn)品之間的協(xié)方差項(xiàng)。也就是說(shuō)拟杉,金融產(chǎn)品之間相關(guān)性越高庄涡,風(fēng)險(xiǎn)越大。

這里就不推導(dǎo)了搬设,事實(shí)上我們完全可以先計(jì)算出我們的投資組合收益率的序列穴店,然后再用方差、下行風(fēng)險(xiǎn)等來(lái)計(jì)算投資組合的風(fēng)險(xiǎn)焕梅,這樣還能應(yīng)對(duì)不同時(shí)期不同金融產(chǎn)品比例發(fā)生變化的情況。

三卦洽、Python實(shí)戰(zhàn):收益率

那么接下來(lái)我們就用Python來(lái)看一下贞言,不同的投資比例會(huì)對(duì)我們的收益率和風(fēng)險(xiǎn)帶來(lái)什么影響。我們以萬(wàn)科A和東方財(cái)富兩支股票來(lái)演示不同配置比例下整體的收益率和風(fēng)險(xiǎn)變化趨勢(shì)阀蒂。

import pandas as pd
import tushare as ts
import numpy as np

# 獲取股票近兩年行情數(shù)據(jù)
pro = ts.pro_api()
wanke = pro.daily(ts_code='000002.SZ', start_date='20170101')
dongcai = pro.daily(ts_code='300059.SZ', start_date='20170101')

# 數(shù)據(jù)清洗该窗,僅保留收益率數(shù)據(jù)
df = pd.merge(wanke, dongcai, on='trade_date', how='outer')
df.index = pd.to_datetime(df.trade_date)
df = df.sort_index(ascending=True)
df = df[['pct_chg_x', 'pct_chg_y']].fillna(0) / 100
df.columns = ['r_wanke', 'r_dongcai']
image

image

1. 先計(jì)算各產(chǎn)品的整體收益然后加權(quán)平均

那么接下來(lái)我們來(lái)看收益率情況弟蚀,我們先用期末各資產(chǎn)收益直接加權(quán)平均的方式來(lái)計(jì)算。

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib as mpl
import seaborn as sns
sns.set()
mpl.rcParams['font.family'] = 'sans-serif'
mpl.rcParams['font.sans-serif'] = 'SimHei'

w_wanke = np.linspace(0, 1, 11)
w_dongcai = 1 - w_wanke
r_wanke = (df['r_wanke'] + 1).product() - 1
r_dongcai = (df['r_dongcai'] + 1).product() - 1

returns = [r_wanke * w1 + r_dongcai * w2 
           for w1, w2 in zip(w_wanke, w_dongcai)]

plt.figure(figsize=(10, 6))
plt.plot(w_wanke, returns)
plt.xlabel('萬(wàn)科資產(chǎn)占比', fontsize=16)
plt.ylabel('投資組合17年以來(lái)收益率', fontsize=16)
plt.title('不同比例下組合投資萬(wàn)科A與東方財(cái)富的收益率', fontsize=20);
image

由于過(guò)去兩年萬(wàn)科的收益率是高于東方財(cái)富的酗失,所以萬(wàn)科的持有比例越高义钉,組合收益率就越高。不過(guò)我們還要看一下風(fēng)險(xiǎn)规肴。

2. 先計(jì)算投資組合的收益序列捶闸,再累乘

前邊提到,我們是可以先計(jì)算出投資組合的收益序列拖刃,然后再計(jì)算整體收益率以及風(fēng)險(xiǎn)的删壮。

import matplotlib.pyplot as plt
import matplotlib as mpl
import seaborn as sns
import numpy as np
sns.set()
mpl.rcParams['font.family'] = 'sans-serif'
mpl.rcParams['font.sans-serif'] = 'SimHei'

# 計(jì)算累計(jì)毛利率,類似于基金凈值兑牡,以16年最后一個(gè)交易日的收盤價(jià)作為成本價(jià)
df['worth_wanke'] = (df['r_wanke'] + 1).cumprod()
df['worth_dongcai'] = (df['r_dongcai'] + 1).cumprod()

w_wanke = np.linspace(0, 1, 11)
w_dongcai = 1 - w_wanke

returns = []
for w1, w2 in zip(w_wanke, w_dongcai):
    worth_portfolio = np.array(w1 * df['worth_wanke'] + w2 * df['worth_dongcai'])
    worth_last_day = worth_portfolio.copy()
    worth_last_day = np.insert(np.delete(worth_last_day, -1, axis=0), 0, 1)
    r_portfolio = worth_portfolio / worth_last_day
    returns.append(r_portfolio.prod())


plt.figure(figsize=(10, 6))
plt.plot(w_wanke, returns)
plt.xlabel('萬(wàn)科資產(chǎn)占比', fontsize=16)
plt.ylabel('投資組合17年以來(lái)收益率', fontsize=16)
plt.title('不同比例下組合投資萬(wàn)科A與東方財(cái)富的收益率', fontsize=20);

這種方法和上一種方法的計(jì)算結(jié)果完全一致央碟,但是我們獲得了投資組合的收益率序列,后續(xù)就可以做更多事情均函。

四亿虽、Python實(shí)戰(zhàn):投資組合的風(fēng)險(xiǎn)

一種方法是使用各金融產(chǎn)品的方差及協(xié)方差,結(jié)合不同金融產(chǎn)品的投資占比苞也,套入公式來(lái)計(jì)算洛勉,這部分留給讀者自己探討,我們接下來(lái)看一下另一種方法墩朦。

先求投資組合的收益率序列

w_wanke = np.linspace(0, 1, 11)
w_dongcai = 1 - w_wanke

risk = []
for w1, w2 in zip(w_wanke, w_dongcai):
    worth_portfolio = np.array(w1 * df['worth_wanke'] + w2 * df['worth_dongcai'])
    worth_last_day = worth_portfolio.copy()
    worth_last_day = np.insert(np.delete(worth_last_day, -1, axis=0), 0, 1)
    r_portfolio = worth_portfolio / worth_last_day - 1
    risk.append(r_portfolio.std())

plt.figure(figsize=(10, 6))
plt.plot(w_wanke, risk, '-')
plt.xlabel('萬(wàn)科資產(chǎn)占比', fontsize=16)
plt.ylabel('投資組合17年以來(lái)收益率方差', fontsize=16)
plt.title('不同比例下組合投資萬(wàn)科A與東方財(cái)富的風(fēng)險(xiǎn)', fontsize=20);
image

可以看到坯认,當(dāng)萬(wàn)科資產(chǎn)配置比例在0.4-0.5左右的時(shí)候,投資風(fēng)險(xiǎn)是最低的氓涣。但是前邊我們也看到了牛哺,投資萬(wàn)科的潛在獲利空間也比較高,所以我們要結(jié)合自己的風(fēng)險(xiǎn)承受能力以及預(yù)期獲益水平來(lái)調(diào)整自己的資產(chǎn)配置比例劳吠。

下行風(fēng)險(xiǎn)

我們還記得引润,使用下行風(fēng)險(xiǎn)可以消除方差度量法的一些問(wèn)題。那么我們就來(lái)計(jì)算一下不同配置比例下的下行風(fēng)險(xiǎn)痒玩。

w_wanke = np.linspace(0, 1, 11)
w_dongcai = 1 - w_wanke

risk = []
for w1, w2 in zip(w_wanke, w_dongcai):
    worth_portfolio = np.array(w1 * df['worth_wanke'] + w2 * df['worth_dongcai'])
    worth_last_day = worth_portfolio.copy()
    worth_last_day = np.insert(np.delete(worth_last_day, -1, axis=0), 0, 1)
    r_portfolio = worth_portfolio / worth_last_day - 1
    mean = r_portfolio.mean()
    _r_tmp = r_portfolio - mean
    _r_tmp = np.array(list(map(lambda x: x if x < 0 else 0, _r_tmp)))
    _risk = sum(_r_tmp ** 2)
    risk.append(_risk)

plt.figure(figsize=(10, 6))
plt.plot(w_wanke, risk, '-')
plt.xlabel('萬(wàn)科資產(chǎn)占比', fontsize=16)
plt.ylabel('投資組合收益率的標(biāo)準(zhǔn)差', fontsize=16)
plt.title('不同比例下組合投資萬(wàn)科A與東方財(cái)富的風(fēng)險(xiǎn)(2017年以來(lái)數(shù)據(jù))', fontsize=20);
image

可以看到淳附,在萬(wàn)科A與東方財(cái)富各占一半時(shí),我們投資組合的下行風(fēng)險(xiǎn)最低蠢古。這種方法最大的好處就是不會(huì)將向上超出預(yù)期的收益計(jì)算進(jìn)來(lái)奴曙,只會(huì)考慮低于預(yù)期收益的波動(dòng),這樣與我們主觀上的風(fēng)險(xiǎn)更為一致草讶。

還有其他幾種風(fēng)險(xiǎn)量化方式洽糟,比如風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值、最大回撤等,聰明如你坤溃,可以自己嘗試一下哦拍霜。

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