【量化交易笔记】7.基于随机森林预测股票价格

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【量化交易笔记】7.基于随机森林预测股票价格

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前言

机器学习在量化交易主要有两方面的应用,第一就是用时间序列的日频数据来预测未来的股价,第二 用截面数据来预测收益,现在量化基因的因子都基于这个模型。 接下来,我分别来说明,机器学习分成预测结果分成分类和回归。本章,就以随机森林来做未来某天的股价,是一种典型的回归分析方法,如果预测股价的涨跌就是分类问题。在这里有很多坑,我帮小伙伴一一填平。

获取数据

这部分内容,在之前的章节有详细说明,现以sh.60000为例,从2019年1月1日 到至今天(2023-5-31)。

# 加载相应的库 import numpy as np import pandas as pd import matplotlib.pyplot as plt plt.rcParams['font.family'] = ['sans-serif'] plt.rcParams['font.sans-serif'] = ['SimHei'] plt.rcParams['axes.unicode_minus']=False from sklearn.ensemble import RandomForestRegressor from sklearn.model_selection import train_test_split from sklearn.metrics import make_scorer,mean_squared_error,mean_absolute_error # 加载数据 df=pd.read_csv("data/sh.600000.csv",parse_dates=["date"],index_col=[0]) df.head() datecodeopenhighlowclosepreclosevolumeamountadjustflagturntradestatuspctChgisST2019-01-02sh.6000008.0793118.1207857.9465918.0461318.12908023762822229625669.020.0845541-1.02041202019-01-03sh.6000008.0461318.1456708.0129518.1373758.04613118654262181975985.020.06637611.13402702019-01-04sh.6000008.0710168.2949808.0461318.2618008.13737527172844268964563.020.09668811.52904802019-01-07sh.6000008.3696358.3696358.2286208.2783908.26180023597376235440197.020.08396510.20079802019-01-08sh.6000008.3198658.3198658.2203258.2618008.27839015104933150501650.020.0537471-0.2003960 分离数据

由于是时间序列,特征选 'open','high','low','close','volume','turn',我们目标值(标签)需要进行一处理,我们就选用30天后的收盘价。利用shitt函数,即data.close.shift(-30)。

cols=['open','high','low','close','volume','turn'] data=df[cols] data['target']=data.close.shift(-30)

将数据集拆分为训练集、验证集和测试集。由于这个数据集是时间序列,决不能不能用train_test_split 进行分拆数据。

train=data[data.index'2022-12-31'][:-30] test=data[-30:] 建模 X_train,X_valid,y_train,y_valid=train.iloc[:,:-1],valid.iloc[:,:-1],train.target,valid.target rfr=RandomForestRegressor() rfr.fit(X_train,y_train) y_pred = rfr.predict(X_train) y_valpred=rfr.predict(X_valid) 评估 print('MSE:',mean_squared_error(y_train,y_pred),mean_squared_error(y_valid,y_valpred)) print('MAE:',mean_absolute_error(y_train,y_pred),mean_absolute_error(y_valid,y_valpred))

MSE: 0.024523304572707856 0.148004080839963 MAE: 0.11476424162232533 0.31643676975294

从MSE和 MAE来看,值并不大。但从最后一天的收盘价为7.39来看,0.316 这个偏差也算够大的了。

作图 plt.figure(figsize=(10, 8)) plt.title("股票收盘价格") plt.xticks(y_valid.index) plt.plot(y_valid.values, label="真实") plt.plot(y_valpred, label="预测") plt.legend() plt.show()

在这里插入图片描述

预测 y_pred=rfr.predict(test.iloc[:,:-1]) y_pred

array([7.25712055, 7.40309288, 7.40801386, 7.43678256, 7.48561795, 7.45129724, 7.35071418, 7.41735554, 7.40655025, 7.5429179 , 7.44490355, 7.45728217, 7.74914538, 7.54671586, 7.50899764, 7.4850967 , 7.42395024, 7.55281253, 7.48490723, 7.46983359, 7.47770723, 7.52752326, 7.39138246, 7.39152939, 7.44892407, 6.8768 , 7.23216313, 7.45918674, 7.47948684, 7.21223155]) 这里的数据即预测未来30天的值。

小结

以上是用随机森林作的一个预测方法,仅此而以。上面的数据是用当天的6个特征值预测未来30天的结果,可想而知。下面在此基础上我们做如下修改,采用前面30天的部分数据来预测第二天的收盘价。

数据处理

原始数据还是与上面一样,在数据分离做进一步处理。 为了方便说明问题,简化部分数据处理,如想更加详细的说明,后继将有 LSTM 预测股票的价格的文章。 原来的数据只有6列特征,在此基本上增加29列之前每天的收盘价数据一起作为特征。

cols=['open','high','low','close','volume','turn'] data=df[cols] # 添加前29天的收盘价数据 for i in range(1,30): data['R_%d'%i]=df.close.shift(i) #第二收盘价作为目标 data['target']=data.close.shift(-1) #删除空缺值 data=data.dropna() 数据分离 train=data[data.index'2022-12-31'][:-30] test=data[-30:] X_train,X_valid,y_train,y_valid=train.iloc[:,:-1],valid.iloc[:,:-1],train.target,valid.target 建模和评估 rfr=RandomForestRegressor() rfr.fit(X_train,y_train) y_pred = rfr.predict(X_train) y_valpred=rfr.predict(X_valid) print('MSE:',mean_squared_error(y_train,y_pred),mean_squared_error(y_valid,y_valpred)) print('MAE:',mean_absolute_error(y_train,y_pred),mean_absolute_error(y_valid,y_valpred))

MSE: 0.0018605951383111714 0.0029620773221556763 MAE: 0.0297794545549311 0.04252798919403008 MSE和MAE 已经很小了,很接近真实值

plt.figure(figsize=(10, 8)) plt.title("股票收盘价格") plt.plot(y_valid.values, label="真实") plt.plot(y_valpred, label="预测") plt.legend() plt.show()

 从上图来看,预测值与真实值很接近

预测 y_pred=rfr.predict(test.iloc[:,:-1]) y_pred

array([7.2483 , 7.33919421, 7.50750781, 7.55087572, 7.58982307, 7.6044283 , 7.56227032, 7.57089137, 7.55753348, 7.5588598 , 7.58131242, 7.57973364, 7.62280714, 7.812186 , 7.96168067, 7.62943871, 7.59097557, 7.57193348, 7.58140716, 7.58822821, 7.56501769, 7.58472294, 7.54284928, 7.52143876, 7.47868092, 7.38327099, 7.28360451, 7.28648865, 7.3997869 , 7.37405036]) er)

如果不仔细看,小伙伴一定会有疑问,怎么会有真实值呢,其实,最先的数据是用当天的数据预测未来30天的值,而改进后的方案为前面30天的数据,预测第二天的值。 总结

这里只是预测的方法,想应用到真实的预测,以此来作股票买卖,我在这里说,别,千万别,…。 作为随机森林预测数据的一种方法,后继我将用 LSTM 和 CNN 以及 GAN 的深度学习方法来作进一步的使用说明。

在此警告:文章中的所有内容,不能给你构成投资的理由。



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