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時間序列預測股票程序

發布時間:2023-08-13 11:02:03

『壹』 如何利用計量經濟學方法估計金融市場的波動率,並預測未來的股票價格走勢

估計金融市場波動率的方法之一是使用GARCH模型。GARCH模型是一個非線性的時間序列模型,用來描述金融市場波動率的異方差性(volatilityclustering)。該模型可以通過歷史數據來估計未來波動率的水平和方向。以下是利用GARCH模型估計波動率和預測未來股票價格走勢的一般步驟:
1.收集歷史股票價格數據以及與該公司相關的其他經濟指標數據。這些數據可以從各種來源(比如財經新聞、股票網站等)收集。
2.進行數據清理和預處理。這涉及到處理異常值、缺失值和季節性等。
3.使用GARCH模型估計波動率。該模型可以包括ARCH(自回歸條件異方差)和GARCH(廣義自回歸條件異方差)模型。
4.模型擬合完成後,進行模型檢驗。這包括殘差分析和模型擬合優度的檢驗。
5.利用已估計出的波動率進行未來股票價格的預測。這可以通過將已估計出的波動率斗悉雀帶入股票價格的確定性模型來實現。
需要注意的是,GARCH模型僅能夠空早反映歷史數據中的波動率,無法准確地預測未來變化,因此預測結果僅供參考。同時,由於金融市場的復雜性和不確定性,建議在進行金融決策時,需綜合考慮各種因素,而不能僅僅依賴統計模型的預測陸余。

『貳』 如何在Python中用LSTM網路進行時間序列預測

時間序列模型

時間序列預測分析就是利用過去一段時間內某事件時間的特徵來預測未來一段時間內該事件的特徵。這是一類相對比較復雜的預測建模問題,和回歸分析模型的預測不同,時間序列模型是依賴於事件發生的先後順序的,同樣大小的值改變順序後輸入模型產生的結果是不同的。
舉個栗子:根據過去兩年某股票的每天的股價數據推測之後一周的股價變化;根據過去2年某店鋪每周想消費人數預測下周來店消費的人數等等

RNN 和 LSTM 模型

時間序列模型最常用最強大的的工具就是遞歸神經網路(recurrent neural network, RNN)。相比與普通神經網路的各計算結果之間相互獨立的特點,RNN的每一次隱含層的計算結果都與當前輸入以及上一次的隱含層結果相關。通過這種方法,RNN的計算結果便具備了記憶之前幾次結果的特點。

典型的RNN網路結構如下:

4. 模型訓練和結果預測
將上述數據集按4:1的比例隨機拆分為訓練集和驗證集,這是為了防止過度擬合。訓練模型。然後將數據的X列作為參數導入模型便可得到預測值,與實際的Y值相比便可得到該模型的優劣。

實現代碼

  • 時間間隔序列格式化成所需的訓練集格式

  • import pandas as pdimport numpy as npdef create_interval_dataset(dataset, look_back):

  • """ :param dataset: input array of time intervals :param look_back: each training set feature length :return: convert an array of values into a dataset matrix. """

  • dataX, dataY = [], [] for i in range(len(dataset) - look_back):

  • dataX.append(dataset[i:i+look_back])

  • dataY.append(dataset[i+look_back]) return np.asarray(dataX), np.asarray(dataY)


  • df = pd.read_csv("path-to-your-time-interval-file")

  • dataset_init = np.asarray(df) # if only 1 columndataX, dataY = create_interval_dataset(dataset, lookback=3) # look back if the training set sequence length

  • 這里的輸入數據來源是csv文件,如果輸入數據是來自資料庫的話可以參考這里

  • LSTM網路結構搭建

  • import pandas as pdimport numpy as npimport randomfrom keras.models import Sequential, model_from_jsonfrom keras.layers import Dense, LSTM, Dropoutclass NeuralNetwork():

  • def __init__(self, **kwargs):

  • """ :param **kwargs: output_dim=4: output dimension of LSTM layer; activation_lstm='tanh': activation function for LSTM layers; activation_dense='relu': activation function for Dense layer; activation_last='sigmoid': activation function for last layer; drop_out=0.2: fraction of input units to drop; np_epoch=10, the number of epoches to train the model. epoch is one forward pass and one backward pass of all the training examples; batch_size=32: number of samples per gradient update. The higher the batch size, the more memory space you'll need; loss='mean_square_error': loss function; optimizer='rmsprop' """

  • self.output_dim = kwargs.get('output_dim', 8) self.activation_lstm = kwargs.get('activation_lstm', 'relu') self.activation_dense = kwargs.get('activation_dense', 'relu') self.activation_last = kwargs.get('activation_last', 'softmax') # softmax for multiple output

  • self.dense_layer = kwargs.get('dense_layer', 2) # at least 2 layers

  • self.lstm_layer = kwargs.get('lstm_layer', 2) self.drop_out = kwargs.get('drop_out', 0.2) self.nb_epoch = kwargs.get('nb_epoch', 10) self.batch_size = kwargs.get('batch_size', 100) self.loss = kwargs.get('loss', 'categorical_crossentropy') self.optimizer = kwargs.get('optimizer', 'rmsprop') def NN_model(self, trainX, trainY, testX, testY):

  • """ :param trainX: training data set :param trainY: expect value of training data :param testX: test data set :param testY: epect value of test data :return: model after training """

  • print "Training model is LSTM network!"

  • input_dim = trainX[1].shape[1]

  • output_dim = trainY.shape[1] # one-hot label

  • # print predefined parameters of current model:

  • model = Sequential() # applying a LSTM layer with x dim output and y dim input. Use dropout parameter to avoid overfitting

  • model.add(LSTM(output_dim=self.output_dim,

  • input_dim=input_dim,

  • activation=self.activation_lstm,

  • dropout_U=self.drop_out,

  • return_sequences=True)) for i in range(self.lstm_layer-2):

  • model.add(LSTM(output_dim=self.output_dim,

  • input_dim=self.output_dim,

  • activation=self.activation_lstm,

  • dropout_U=self.drop_out,

  • return_sequences=True)) # argument return_sequences should be false in last lstm layer to avoid input dimension incompatibility with dense layer

  • model.add(LSTM(output_dim=self.output_dim,

  • input_dim=self.output_dim,

  • activation=self.activation_lstm,

  • dropout_U=self.drop_out)) for i in range(self.dense_layer-1):

  • model.add(Dense(output_dim=self.output_dim,

  • activation=self.activation_last))

  • model.add(Dense(output_dim=output_dim,

  • input_dim=self.output_dim,

  • activation=self.activation_last)) # configure the learning process

  • model.compile(loss=self.loss, optimizer=self.optimizer, metrics=['accuracy']) # train the model with fixed number of epoches

  • model.fit(x=trainX, y=trainY, nb_epoch=self.nb_epoch, batch_size=self.batch_size, validation_data=(testX, testY)) # store model to json file

  • model_json = model.to_json() with open(model_path, "w") as json_file:

  • json_file.write(model_json) # store model weights to hdf5 file

  • if model_weight_path: if os.path.exists(model_weight_path):

  • os.remove(model_weight_path)

  • model.save_weights(model_weight_path) # eg: model_weight.h5

  • return model

  • 這里寫的只涉及LSTM網路的結構搭建,至於如何把數據處理規范化成網路所需的結構以及把模型預測結果與實際值比較統計的可視化,就需要根據實際情況做調整了。

    『叄』 如何用計量經濟學方法對股票市場的波動進行預測和解釋

    股票市場的波動是影響社會經濟和個人財富變動的重要因素,預測和解釋股票市場波動具有重要的經濟意義。計量經濟學方法可以幫助我們進行股票市場波動的預測和讓畢解釋。下坦察芹面是一些常用的計量經濟學方法:

    『肆』 如何使用統計學方法和機器學習技術來預測未來股市的走勢

    預測未來股市的走勢是一個非常復雜的問題,需要綜合運用統計學方法和機器學習技術。以下是一些方法:
    1.基於時間序列分析的方法:通過對歷史股市數據的分析,構建時間序列模型,預測未來的價格、波動率等指標。
    2.基於神經網路的方法:將歷史股市數據作為輸入,訓練神經網路模型,以預測未來的價格、漲跌等指標。
    3.基於支持向量機的方法:利用支持向量機演算法建立分類模型衫則,根據歷史數據和市場指標,將股票分為漲和跌兩類,以預測未來的走勢。
    4.基於深度學習的方法:如基於卷積神經網路的技術,可以從股市數據中提取特游滑征,進行分析和預測。
    5.基於貝葉斯模型的方法:利用貝葉斯理論,將歷史數據和市場指標進行概率建模,以預測未來的股市走勢。
    需要注意的是,股市走勢的預測或磨棚具有不確定性和風險,需要謹慎處理。

    『伍』 SPSS-數據分析之時間序列分析

    當數據與時間息息相關,常具有周期性的變化規律,此時,時間序列分析是一個很好的發現分析及預測其發展變化的統計方法,接下來簡要分享統計分析軟體SPSS中時間序列分析的操作。

    問:什麼是時間序列?

    答:時間序列是時間間隔不變的情況下收集的不同時間點數據集合。

    問:那時間序列分析又是什麼?

    答:時間序列分析是通過研究歷史數據的發展變化規律來預測事物的未來發展的統計學方法。公司營業額、銷售額,人口數量,股票等方面的變化預測皆可通過此統計方法。

    SPSS中的操作

    首先,對數據進行 預處理:

    1.查看數據是否有缺失,若有,不便後續處理,則需進行替換缺失值。

    轉換→替換缺失值→選擇新變數→輸入新變數名稱、選擇替換缺失值方法。

    2.定義日期

    數據→定義日期和時間

    3.平穩性檢驗(平穩性指的是期望不變,方差恆定,協方差不隨時間改變)

    檢驗方法:時序圖檢驗、自相關圖檢驗等。可通過創建時間序列實現數據的平穩化

    轉換→創建時間序列

    結果(例:運行中位數——跨度為1,則等於原數據)

    數據預處理後對數據進行分析研究——序列圖、譜分析、自相關等。

    1.序列圖:分析→時間序列預測→序列圖→根據需要選擇變數、時間軸標簽等。

    結果(例):可觀察數據的大致波動情況。

    2.譜分析:分析→時間序列預測→譜分析→根據需要選擇變數、圖表。

    結果(例)

    對於周期變化的數據,主要用於偵測系統隱含的周期或者節律行為;

    對於非周期的數據,主要用於揭示系統演化過程的自相關特徵。

    3.自相關:分析→時間序列預測→自相關→選擇變數及其他。

    結果:

    解讀:直條高低代表自相關系數的大小,橫軸1-16代表自相關的階數,上下線之間是不具有統計學意義的,偏自相關是去除自相關系數的關聯性傳遞性之後,用偏自相關系數考察剩餘的相關性是否還存在。

    關於SPSS時間序列分析的簡要介紹就結束啦!

    END

    文 | FM

    『陸』 如何利用機器學習演算法預測股票價格走勢

    預測股票價格走勢是金融市場中一項重要的任務。機器學習演算法可以用於預測股票價格走勢。以下是李爛一些常見的方法:
    1.時間序列分穗兆析:利用歷史股票價格的時間序列進行分析,使用ARIMA等時間序列分析演算法預測未來的股票價格。
    2.神經網路:使用ANN、CNN、RNN等演算法結構,構建模型,基於歷史的數據和技術指標(如RSI、MACD等)進行學習,最終輸出預測結果。
    3.集成學習:將多個模型的預測結果進行加權平均,形成哪族漏最終的預測結果。例如使用隨機森林、AdaBoost等演算法結合SVM、LR、KNN等基礎模型進行集成。
    4.基於類似貝葉斯理論的方法:將基於歷史數據和技術指標的預測結果進行修正。
    5.自然語言處理:對於新聞、公告等文本信息進行分詞、關鍵詞提取、情感分析等處理,以此預測股票價格走勢。
    需要注意的是,預測股票價格是一項具有風險的任務,機器學習演算法預測的結果僅具有參考性,不能保證完全正確。投資者在做出投資決策時,應綜合參考多方信息。

    『柒』 如何用Arma模型做股票估計

    時間序列分析是經濟領域應用研究最廣泛的工具之一,它用恰當的模型描述歷史數據隨時間變化的規律,並分析預測變數值。ARMA模型是一種最常見的重要時間序列模型,被廣泛應用到經濟領域預測中。給出ARMA模型的模式和實現方法,然後結合具體股票數據揭示股票變換的規律性,並運用ARMA模型對股票價格進行預測。
    選取長江證券股票具體數據進行實證分析
    1.數據選取。
    由於時間序列模型往往需要大樣本,所以這里我選取長江證券從09/03/20到09/06/19日開盤價,前後約三個月,共計60個樣本,基本滿足ARMA建模要求。
    數據來源:大智慧股票分析軟體導出的數據(股價趨勢圖如下)
    從上圖可看出有一定的趨勢走向,應為非平穩過程,對其取對數lnS,再觀察其平穩性。
    2.數據平穩性分析。
    先用EVIEWS生成新序列lnS並用ADF檢驗其平穩性。
    (1)ADF平穩性檢驗,首先直接對數據平穩檢驗,沒通過檢驗,即不平穩。
    可以看出lnS沒有通過檢驗,也是一個非平穩過程,那麼我們想到要對其進行差分。
    (2)一階差分後平穩性檢驗,ADF檢驗結果如下,通過1%的顯著檢驗,即數據一階差分後平穩。
    可以看出差分後,明顯看出ADF Test Statistic 為-5.978381絕對值是大於1%的顯著水平下的臨界值的,所以可以通過平穩性檢驗。
    3.確定適用模型,並定階。可以先生成原始數據的一階差分數據dls,並觀測其相關系數AC和偏自相關系數PAC,以確定其是為AR,MA或者是ARMA模型。
    (1)先觀測一階差分數據dls的AC和PAC圖。經檢驗可以看出AC和PAC皆沒有明顯的截尾性,嘗試用ARMA模型,具體的滯後項p,q值還需用AIC和SC具體確定。
    (2)嘗試不同模型,根據AIC和SC最小化的原理確定模型ARMA(p,q)。經多輪比較不同ARMA(p,q)模型,可以得出相對應AIC 和 SC的值。
    經過多次比較最終發現ARMA(1,1)過程的AIC和SC都是最小的。最終選取ARIMA(1,1,1)模型作為預測模型。並得出此模型的具體表達式為:
    DLS t = 0.9968020031 DLS (t-1)- 1.164830718 U (t-1) + U t
    4.ARMA模型的檢驗。選取ARIMA(1,1,1)模型,定階和做參數估計後,還應對其殘差序列進行檢驗,對其殘差的AC和Q統計檢驗發現其殘差自相關基本在0附近,且Q值基本通過檢驗,殘差不明顯存在相關,即可認為殘差中沒有包含太多信息,模型擬合基本符合。
    5.股價預測。利用以上得出的模型,然後對長江證券6月22日、23日、24日股價預測得出預測值並與實際值比較如下。
    有一定的誤差,但相比前期的漲跌趨勢基本吻合,這里出現第一個誤差超出預想的是因為6月22日正好是禮拜一,波動較大,這里正驗證了有研究文章用GARCH方法得出的禮拜一波動大的結果。除了禮拜一的誤差大點,其他日期的誤差皆在接受范圍內。
    綜上所述,ARMA模型較好的解決了非平穩時間序列的建模問題,可以在時間序列的預測方面有很好的表現。藉助EViews軟體,可以很方便地將ARMA模型應用於金融等時間序列問題的研究和預測方面,為決策者提供決策指導和幫助。當然,由於金融時間序列的復雜性,很好的模擬還需要更進一步的研究和探討。在後期,將繼續在這方面做出自己的摸索。

    『捌』 怎麼用機器學習模型做時間序列預測

    SVM理論是在統計學習理論的基礎上發展起來的,由於統計學習理論和SVM方法對有限樣本情況下模式識別中的一些根本性的問題進行了系統的理論研究,很大程度上解決了以往的機器學習中模型的選擇與過學習問題、非線性和維數災難、局部極小點問題等。應用SVM進行回歸預測的步驟具體如下:
    1)實驗規模的選取,決定訓練集的數量、測試集的數量,以及兩者的比例;2)預測參數的選取;3)對實驗數據進行規范化處理;4)核函數的確定;5)核函數參數的確定。其中參數的選擇對SVM的性能來說是十分重要的,對於本文的核函數使用RBF核函數,對於RBF核函數,SVM參數包括折衷參數C、核寬度C和不敏感參數E。目前SVM方法的參數、核函數的參數選擇,在國際上都還沒有形成統一的模式,也就是說最優SVM演算法參數選擇還只能是憑借經驗、實驗對比、大范圍的搜尋和交叉檢驗等進行尋優。實際應用中經常為了方便,主觀設定一個較小的正數作為E的取值,本文首先在C和C的一定范圍內取多個值來訓練,定下各個參數取值的大概范圍,然後利用留一法來具體選定參數值
    股價時間序列的SVM模型最高階確定
    股價數據是一個時間序列,從時間序列的特徵分析得知,股價具有時滯、後效性,當天的股價不僅還與當天各種特徵有關,還與前幾天的股價及特徵相關,所以有必要把前幾天的股價和特徵作為自變數來考慮。最高階確定基本原理是從低階開始對系統建模,然後逐步增加模型的階數,並用F檢驗對這些模型進行判別來確定最高階n,這樣才能更客觀反映股票價格的時滯特性。具體操作步驟如下:假定一多輸入單輸出回歸模型有N個樣本、一個因變數(股價)、m- 1個自變數(特徵),由低階到高階遞推地採用SVM模型去擬合系統(這兒的拓階就是把昨天股價當做自變數,對特徵同時拓階),並依次對相鄰兩個SVM模型採用F檢驗的方法判斷模型階次增加是否合適[ 7]。對相鄰兩模型SVM ( n)和SVM ( n+ 1)而言,有統計量Fi為:Fi=QSVR (n)- QSVR( n+1)QSVR (n)1N - m n - (m -1)mi =1,2,,, n(1)它服從自由度分別為m和(N - m n - (m -1) )的F分布,其中QSVR (n)和QSVR( n+1)分別為SVR ( n)和QSVR( n+1)的剩餘離差平方和,若Fi< F(?,m, N-m n- (m-1) ),則SVM (n )模型是合適的;反之,繼續拓展階數。
    前向浮動特徵篩選
    經過上述模型最高階數的確定後,雖然確定了階數為n的SVM模型,即n個特徵,但其中某些特徵對模型的預測精度有不利影響,本文採用基於SVM和留一法的前向浮動特徵特徵篩選演算法選擇對提高預測精度有利影響的特徵。令B= {xj: j=1,2,,, k}表示特徵全集, Am表示由B中的m個特徵組成的特徵子集,評價函數MSE (Am)和MSE (Ai) i =1,2,,, m -1的值都已知。本文採用的前向浮動特徵篩選演算法如下[9]:1)設置m =0, A0為空集,利用前向特徵篩選方法尋找兩個特徵組成特徵子集Am(m =2);2)使用前向特徵篩選方法從未選擇的特徵子集(B -Am)中選擇特徵xm +1,得到子集Am+1;3)如果迭代次數達到預設值則退出,否則執行4);4)選擇特徵子集Am+1中最不重要的特徵。如果xm+1是最不重要的特徵即對任意jXm +1, J (Am +1- xm+1)FJ(Am +1- xj)成立,那麼令m = m +1,返回2) (由於xm+1是最不重要的特徵,所以無需從Am中排除原有的特徵);如果最不重要的特徵是xr( r =1,2,,, m )且MSE (Am+1- xr) < MSE (Am)成立,排除xr,令A'm= Am+1- xr;如果m =2,設置Am= A'm,J (Am) = J (A'm), ,返回2),否則轉向步驟5);5)在特徵子集A'm中尋找最不重要的特徵xs,如果MSE (A'm- xs)EM SE (Am-1),那麼設置Am= A'm, MSE (Am)= MSE (A'm),返回2);如果M SE (A'm- xs) < M SE (Am -1),那麼A'm從中排除xs,得到A'm-1= Am- xs,令m = m -1;如果m =2,設置Am= A'm, MSE (Am) = MSE (A'm)返回2),否則轉向5)。最後選擇的特徵用於後續建模預測。
    預測評價指標及參比模型
    訓練結果評估階段是對訓練得出的模型推廣能力進行驗證,所謂推廣能力是指經訓練後的模型對未在訓練集中出現的樣本做出正確反應的能力。為了評價本文模型的優劣,選擇BPANN、多變數自回歸時間序列模型( CAR)和沒有進行拓階和特徵篩選的SVM作為參比模型。採用均方誤差(mean squared error, MSE)和平均絕對誤差百分率(mean ab-solute percentage error, MAPE)作為評價指標。MSE和MAP定義如下:M SE=E(yi- y^i)2n( 2)MAPE=E| yi- y^i| /yin( 3)其中yi為真值, y^i為預測值, n為預測樣本數。如果得出M SE, MAPE結果較小,則說明該評估模型的推廣能力強,或泛化能力強,否則就說明其推廣能力較差

    『玖』 在財務數據分析中,如何用時間序列分析法預測股票市場變化趨勢

    時間序列分析法是一種將歷史時間數據解釋為未來趨勢的技術,可以應用於股察棚桐票市場預測。以下是一個基本的時間序列分析框架,可用於預測股票市場變化趨勢:
    1.數據收集:收集歷史股票價格數據、交易量數據和其他經濟指標(如通貨膨脹率、利率等)。
    2.數據清理:將數據進行清理包括刪除異常值、缺失值及對齊時間序列。和賀
    3.數據探索:通過描述性統計、可視化等方法探索數據,了解數據特徵,並確定時間序列的平穩性。
    4.時間序列分解:將時間序列分解為趨勢、季節性和隨機成分,以了解時間序列的變化模式。
    5.模型選擇:根據數據探索和時間序列分解的結果選擇適合的時間序列模型,如ARIMA模型、指數平滑模型等。
    6.模型擬合:使用選定的模型進行擬合,並通過模型診斷檢查模型的擬合優度。
    7.預測:使用已擬合的模型預測未敗坦來一段時間的股票價格或趨勢。
    8.模型評估:使用預測結果對模型進行評估和改進。
    使用時間序列分析法對股票市場進行預測需要具備相關的統計和數學知識,同時需要靈活運用各種時間序列模型以及數據科學方法。而股票市場受到多種因素的影響,因此預測的准確性取決於所選特徵與相應數據的質量、時效和適用性。

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