配对交易实战:GLD 与 GDX 的均值回归策略
本文是《量化交易》第三章的案例实践,用 Golang 从零实现一个完整的配对交易策略。重点不是代码本身,而是讲清楚 每个数学公式的含义和为什么要这么计算。
一、什么是配对交易?
1.1 核心思想
配对交易(Pairs Trading)是一种 市场中性策略,基于两个高度相关资产的价差会回归均值的假设。
1.2 为什么选择 GLD 和 GDX?
| ETF | 全称 | 追踪标的 |
|---|---|---|
| GLD | SPDR Gold Shares | 黄金现货价格 |
| GDX | VanEck Gold Miners ETF | 采金企业股票 |
相关性逻辑:金价上涨 → 采金企业收益增加 → GDX 上涨
两者价格走势高度相关,但短期会出现偏离,这就是我们套利的机会。
📚 ETF 配对交易背景知识(点击展开)
ETF 之间为什么会相关?
ETF 配对交易不是「ETF 和某个东西相关」,而是 两个 ETF 因为共同的驱动因素而相关:
flowchart LR
A[黄金价格] -->|直接持有| B[GLD 黄金 ETF]
A -->|影响利润| C[金矿公司]
C -->|股价反映| D[GDX 金矿 ETF] | 配对类型 | 例子 | 共同驱动因素 |
|---|---|---|
| 同一商品/不同环节 | GLD vs GDX | 黄金价格 |
| 同一市场/不同市值 | SPY vs IWM | 美国经济 |
| 同一商品/不同国家 | EWA vs EWC | 资源出口国经济 |
| 上下游产业链 | XLE vs XLI | 油价 |
| 替代品关系 | USO vs UNG | 能源需求 |
GLD 和 GDX 的关系详解
| ETF | 与黄金的关系 | 特点 |
|---|---|---|
| GLD | 直接持有实物黄金,1:1 跟踪金价 | 波动较小 |
| GDX | 持有金矿公司股票,间接受益 | 有经营杠杆,波动较大 |
为什么会有价差波动?
- 金矿公司有 经营成本(开采、人工、能源),成本波动影响利润
- 金矿股受 股票市场情绪 影响(如恐慌抛售)
- 短期会偏离理论关系,长期会回归
为什么 ETF 比个股更适合配对交易?
| 优势 | 说明 |
|---|---|
| 分散风险 | ETF 是一篮子股票,不会因单一公司暴雷崩盘 |
| 流动性好 | 主流 ETF 交易量大,买卖价差小 |
| 关系稳定 | 不会像个股那样因业绩/丑闻突然脱钩 |
| 费用低 | 管理费低,长期持有成本可控 |
| 可做空 | 大部分券商都支持 ETF 融券做空 |
其他经典 ETF 配对组合
| 配对 | 逻辑 |
|---|---|
| SPY vs QQQ | 标普500 vs 纳斯达克,都是美股大盘 |
| EEM vs EFA | 新兴市场 vs 发达市场,全球经济驱动 |
| GLD vs SLV | 黄金 vs 白银,贵金属板块 |
| TLT vs IEF | 长期国债 vs 中期国债,利率驱动 |
| USO vs XLE | 原油 vs 能源股,油价驱动 |
二、模拟数据准备
为了便于理解,我们先用模拟数据演示整个流程。
2.1 生成模拟价格数据
假设我们有 20 天的交易数据:
| 日期 | GLD 价格 | GDX 价格 |
|---|---|---|
| Day 1 | 100.00 | 30.00 |
| Day 2 | 101.20 | 30.50 |
| Day 3 | 102.50 | 31.20 |
| Day 4 | 101.80 | 30.80 |
| Day 5 | 103.00 | 31.50 |
| Day 6 | 104.50 | 31.80 |
| Day 7 | 103.20 | 31.00 |
| Day 8 | 105.00 | 32.20 |
| Day 9 | 106.50 | 32.80 |
| Day 10 | 105.80 | 32.50 |
| Day 11 | 107.20 | 33.00 |
| Day 12 | 108.50 | 33.50 |
| Day 13 | 107.00 | 32.80 |
| Day 14 | 109.00 | 34.00 |
| Day 15 | 110.50 | 34.50 |
| Day 16 | 109.80 | 34.20 |
| Day 17 | 111.20 | 34.80 |
| Day 18 | 112.50 | 35.20 |
| Day 19 | 111.00 | 34.50 |
| Day 20 | 113.00 | 35.50 |
package main
// 模拟 GLD 价格数据
var gldPrices = []float64{
100.00, 101.20, 102.50, 101.80, 103.00,
104.50, 103.20, 105.00, 106.50, 105.80,
107.20, 108.50, 107.00, 109.00, 110.50,
109.80, 111.20, 112.50, 111.00, 113.00,
}
// 模拟 GDX 价格数据
var gdxPrices = []float64{
30.00, 30.50, 31.20, 30.80, 31.50,
31.80, 31.00, 32.20, 32.80, 32.50,
33.00, 33.50, 32.80, 34.00, 34.50,
34.20, 34.80, 35.20, 34.50, 35.50,
}
三、对冲比率(Hedge Ratio)
3.1 为什么需要对冲比率?
直接用 GLD价格 - GDX价格 作为差价是不对的,因为:
- 单位不同:GLD 约 100 元,GDX 约 30 元,量级不同
- 波动性不同:两者的价格波动幅度不同
我们需要找到一个 对冲比率 \(\beta\),使得:
这个差价应该在 0 附近波动,且 波动幅度稳定。
套利逻辑
差价偏离 0 就意味着套利机会:
- 差价 > 0(偏高):GLD 相对 GDX 被高估 → 做空 GLD,做多 GDX → 等差价回归 0 时平仓获利
- 差价 < 0(偏低):GLD 相对 GDX 被低估 → 做多 GLD,做空 GDX → 等差价回归 0 时平仓获利
核心假设:差价会 均值回归,偏离越大,回归的概率越高、利润空间越大。
3.2 如何计算对冲比率?—— OLS 线性回归
📚 前置知识:从散点图到最佳拟合线(点击展开)
假设我们有 GLD 和 GDX 的历史价格数据,画成图表:
xychart-beta
title "GLD vs GDX 价格关系"
x-axis "GDX价格" [28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36]
y-axis "GLD价格" 85 --> 125
line "拟合线" [90, 93, 96, 99, 102, 105, 108, 111, 114]
bar "实际数据" [91, 92, 97, 98, 103, 104, 109, 112, 115] 可以看到,GLD 和 GDX 的价格呈现 正相关 关系——GDX 涨,GLD 也涨。
问题:如何用一条直线来描述这种关系?
- 蓝色柱状:实际的 GLD 价格数据点
- 绿色线条:OLS 拟合出的「最佳直线」
OLS(Ordinary Least Squares,普通最小二乘法) 就是找这条「最佳拟合线」的方法。
🎯 OLS 的核心思想
OLS 的目标很简单:让所有点到直线的垂直距离(误差)的平方和最小。
flowchart LR
subgraph 误差示意
A["实际值 (GLD=103)"] -->|"误差 = +1"| B["预测值 (GLD=102)"]
C["实际值 (GLD=97)"] -->|"误差 = +1"| D["预测值 (GLD=96)"]
E["实际值 (GLD=109)"] -->|"误差 = +1"| F["预测值 (GLD=108)"]
end | 概念 | 说明 |
|---|---|
| 误差(残差) | 实际数据点与拟合线上对应点的垂直距离 |
| OLS 目标 | 找到 \(\alpha\) 和 \(\beta\),使 \(\sum(\text{误差})^2\) 最小 |
| 为什么用平方 | 正负误差会相互抵消,平方后都是正数 |
什么是线性回归?
线性回归 是统计学中最基础的预测模型,用于描述两个变量之间的 线性关系。
简单来说,就是在散点图上画一条「最佳拟合直线」,使得这条线能最好地代表数据的趋势。
- 因变量(Y):我们想要预测或解释的变量(这里是 GLD 价格)
- 自变量(X):用来预测的变量(这里是 GDX 价格)
- 回归方程:\(Y = \alpha + \beta X\),其中 \(\alpha\) 是截距,\(\beta\) 是斜率
为什么用 OLS 线性回归计算对冲比率?
OLS(Ordinary Least Squares,普通最小二乘法) 是计算线性回归参数的标准方法,有以下优点:
- 数学上最优:在所有线性无偏估计中,OLS 的方差最小(高斯-马尔可夫定理)
- 计算简单:有解析解,无需迭代优化
- 可解释性强:\(\beta\) 直接表示 X 变动 1 单位时 Y 的平均变动量
- 统计检验方便:可以计算 \(R^2\)、t 检验等指标评估模型质量
在配对交易中,通过 GLD 对 GDX 做回归,得到的斜率 \(\beta\) 就是最优对冲比率——它使得对冲后的残差(差价)方差最小。
📐 数学表达
其中:
- \(\alpha\):截距(常数项)
- \(\beta\):对冲比率(斜率)
- \(\epsilon\):残差(误差项)
OLS 的目标:找到 \(\alpha\) 和 \(\beta\),使得残差平方和最小:
📖 前置概念:Cov 和 Var(点击展开)
在推导公式之前,先理解两个统计学概念:
方差(Variance)
方差 衡量数据的 离散程度——数据点偏离均值的程度。
- \(\bar{x}\) 是均值(所有数据的平均值)
- \((x_i - \bar{x})\) 是每个点与均值的偏差
- 平方后求和再平均,得到「平均偏差的平方」
直观理解:方差越大,数据越分散;方差越小,数据越集中。
协方差(Covariance)
协方差 衡量两个变量的 共同变化趋势。
- 当 X 高于均值时,Y 也高于均值 → \((x_i - \bar{x})(y_i - \bar{y}) > 0\)
- 当 X 高于均值时,Y 低于均值 → \((x_i - \bar{x})(y_i - \bar{y}) < 0\)
直观理解:
- \(Cov > 0\):X 涨 Y 也涨(正相关)
- \(Cov < 0\):X 涨 Y 跌(负相关)
- \(Cov ≈ 0\):X 和 Y 没有线性关系
📐 OLS 公式推导(点击展开)
目标:最小化残差平方和 \(S(\alpha, \beta) = \sum_{i=1}^{n}(y_i - \alpha - \beta x_i)^2\)
方法:对 \(\alpha\) 和 \(\beta\) 分别求偏导,令其等于 0。
Step 1:对 \(\alpha\) 求偏导
展开得:
两边除以 \(n\):
得到 \(\alpha\) 的表达式:
Step 2:对 \(\beta\) 求偏导
展开得:
将 \(\alpha = \bar{y} - \beta\bar{x}\) 代入:
注意到:
- \(\sum x_i y_i - n\bar{x}\bar{y} = \sum(x_i - \bar{x})(y_i - \bar{y})\)(协方差的分子)
- \(\sum x_i^2 - n\bar{x}^2 = \sum(x_i - \bar{x})^2\)(方差的分子)
因此:
最终公式:
| 公式 | 含义 |
|---|---|
| \(\beta = \frac{Cov(X,Y)}{Var(X)}\) | 斜率 = X 和 Y 的共同变化程度 ÷ X 自身的变化程度 |
| \(\alpha = \bar{y} - \beta\bar{x}\) | 截距 = Y 的均值 - 斜率 × X 的均值(保证拟合线过点 \((\bar{x}, \bar{y})\)) |
为什么 β = Cov/Var?
- 分子 Cov(X,Y):X 变化时,Y 跟着变化多少
- 分母 Var(X):X 自身变化多少
- 比值:消除 X 自身变化的影响,得到「X 每变化 1 单位,Y 平均变化多少」
直观理解
对冲比率 \(\beta\) 表示:GDX 每变动 1 元,GLD 平均变动 \(\beta\) 元。
如果 \(\beta\) = 3.2,意味着做多 1 股 GLD 需要做空 3.2 股 GDX 才能对冲。
3.3 Golang 实现
package main
import "fmt"
// 计算切片的均值
func mean(data []float64) float64 {
sum := 0.0
for _, v := range data {
sum += v
}
return sum / float64(len(data))
}
// 计算对冲比率(OLS 线性回归)
// y = alpha + beta * x
// 返回 beta(对冲比率)和 alpha(截距)
func calcHedgeRatio(x, y []float64) (beta, alpha float64) {
n := len(x)
if n != len(y) || n == 0 {
return 0, 0
}
meanX := mean(x)
meanY := mean(y)
// 计算协方差和方差
var covariance, variance float64
for i := 0; i < n; i++ {
dx := x[i] - meanX
dy := y[i] - meanY
covariance += dx * dy // Σ(x-x̄)(y-ȳ)
variance += dx * dx // Σ(x-x̄)²
}
// β = Cov(X,Y) / Var(X)
beta = covariance / variance
// α = ȳ - β * x̄
alpha = meanY - beta*meanX
return beta, alpha
}
3.4 计算示例
用前 10 天(训练集)计算对冲比率:
| 步骤 | 计算 | 结果 |
|---|---|---|
| GDX 均值 | \((30+30.5+...+32.5)/10\) | 31.43 |
| GLD 均值 | \((100+101.2+...+105.8)/10\) | 103.35 |
| Cov(GDX, GLD) | \(\sum(GDX_i - 31.43)(GLD_i - 103.35)\) | 22.89 |
| Var(GDX) | \(\sum(GDX_i - 31.43)^2\) | 7.56 |
| 对冲比率 \(\beta\) | \(22.89 / 7.56\) | 3.03 |
| 截距 \(\alpha\) | \(103.35 - 3.03 \times 31.43\) | 8.12 |
解读:GDX 每上涨 1 元,GLD 平均上涨 3.03 元。
四、差价(Spread)计算
为什么要计算差价?
差价是配对交易的 核心信号,它告诉我们两个资产之间的相对价值关系:
- 消除共同趋势:GLD 和 GDX 都受黄金价格驱动,单独看任何一个都有趋势。差价通过对冲抵消了这个共同趋势,只留下两者的 相对偏离
- 创造均值回归特性:原始价格可能持续上涨或下跌,但对冲后的差价理论上应该围绕均值波动,这才能做 低买高卖
- 量化交易信号:通过观察差价偏离均值的程度(用标准差衡量),可以客观判断何时开仓、何时平仓
简单来说:差价 = 可交易的信号,没有差价就没有配对交易。
4.1 计算公式
有时也写成(包含截距):
为什么用减法?
这个差价本质上是 回归残差,即 GLD 的实际价格与「基于 GDX 预测的 GLD 价格」之间的偏差。
- 差价 > 0:GLD 相对于 GDX 被高估
- 差价 < 0:GLD 相对于 GDX 被低估
4.2 Golang 实现
// 计算差价序列
func calcSpread(gld, gdx []float64, beta float64) []float64 {
spread := make([]float64, len(gld))
for i := range gld {
spread[i] = gld[i] - beta*gdx[i]
}
return spread
}
4.3 计算示例
使用 \(\beta\) = 3.03 计算差价:
| 日期 | GLD | GDX | Spread = GLD - 3.03×GDX |
|---|---|---|---|
| Day 1 | 100.00 | 30.00 | 100 - 90.90 = 9.10 |
| Day 2 | 101.20 | 30.50 | 101.2 - 92.42 = 8.78 |
| Day 3 | 102.50 | 31.20 | 102.5 - 94.54 = 7.96 |
| Day 4 | 101.80 | 30.80 | 101.8 - 93.32 = 8.48 |
| Day 5 | 103.00 | 31.50 | 103 - 95.45 = 7.55 |
| ... | ... | ... | ... |
五、Z-Score 标准化
5.1 为什么需要 Z-Score?
差价的绝对值没有意义,我们需要知道 当前差价偏离均值多少个标准差。
- 差价 = 8.5 → 是大还是小?不知道
- Z-Score = 2.0 → 偏离均值 2 个标准差,明确知道是较大的偏离
5.2 计算公式
其中:
- \(\mu\):差价的均值(训练集)
- \(\sigma\):差价的标准差(训练集)
关键点
均值和标准差必须用 训练集 数据计算,然后应用到测试集。否则就是「偷看未来数据」(前视偏差)。
5.3 标准差公式详解
为什么除以 n-1 而不是 n?
这是 贝塞尔校正(Bessel's correction),用于得到无偏估计:
- 样本标准差是对总体标准差的估计
- 除以 n 会低估真实的波动性
- 除以 n-1 可以修正这个偏差
5.4 Golang 实现
import "math"
// 计算标准差(样本标准差,除以 n-1)
func stdDev(data []float64) float64 {
n := len(data)
if n < 2 {
return 0
}
m := mean(data)
var sumSquares float64
for _, v := range data {
diff := v - m
sumSquares += diff * diff
}
// 使用 n-1(贝塞尔校正)
return math.Sqrt(sumSquares / float64(n-1))
}
// 计算 Z-Score 序列
func calcZScore(spread []float64, meanSpread, stdSpread float64) []float64 {
zscores := make([]float64, len(spread))
for i, s := range spread {
zscores[i] = (s - meanSpread) / stdSpread
}
return zscores
}
5.5 计算示例
假设训练集(前 10 天)的差价:
| 统计量 | 计算 | 结果 |
|---|---|---|
| 差价均值 μ | \((9.10+8.78+...)/10\) | 8.32 |
| 差价标准差 σ | \(\sqrt{\sum(spread_i - 8.32)^2 / 9}\) | 0.58 |
然后计算每天的 Z-Score:
| 日期 | Spread | Z-Score = (Spread - 8.32) / 0.58 |
|---|---|---|
| Day 1 | 9.10 | (9.10 - 8.32) / 0.58 = 1.34 |
| Day 2 | 8.78 | (8.78 - 8.32) / 0.58 = 0.79 |
| Day 3 | 7.96 | (7.96 - 8.32) / 0.58 = -0.62 |
| Day 4 | 8.48 | (8.48 - 8.32) / 0.58 = 0.28 |
| ... | ... | ... |
六、交易信号生成
Z-Score 到底在「预测」什么?
常见误解:Z-Score 是用历史数据预测未来价格。
正确理解:Z-Score 不预测价格,而是衡量 当前差价偏离「正常范围」的程度。
xychart-beta
title "Z-Score 随时间的波动(差价偏离程度)"
x-axis "时间" [T1, T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8, T9, T10, T11, T12]
y-axis "Z-Score" -3 --> 3
line "Z-Score" [0.2, 0.8, 1.5, 2.3, 1.8, 0.5, -0.3, -1.2, -2.1, -1.5, -0.6, 0.1]
line "+2σ 阈值" [2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 2]
line "-2σ 阈值" [-2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2, -2] | Z-Score 区域 | 含义 | 交易信号 |
|---|---|---|
| > +2 | 差价偏高,GLD 相对高估 | 做空 GLD + 做多 GDX |
| -2 ~ +2 | 正常波动范围 | 持有或观望 |
| < -2 | 差价偏低,GLD 相对低估 | 做多 GLD + 做空 GDX |
核心假设:均值回归
差价会 均值回归——偏离越大,回归的概率越高。
- 我们 不预测 GLD 或 GDX 明天涨到多少
- 我们 预测 两者的「相对价值关系」会回归正常
- 历史数据用于:计算 \(\beta\)、差价均值、标准差(这些参数假设短期内稳定)
交易逻辑举例(点击展开)
假设历史数据计算出:
- \(\beta = 3.0\)(对冲比率)
- 差价均值 \(\mu = 10\)
- 差价标准差 \(\sigma = 2\)
今天的市场数据:
- GLD = 105
- GDX = 30
- 差价 = 105 - 3.0 × 30 = 15
- Z-Score = (15 - 10) / 2 = +2.5
交易决策:
| 分析 | 结论 |
|---|---|
| Z-Score = +2.5 > 2 | 差价显著偏高 |
| 含义 | GLD 相对 GDX 被高估 |
| 操作 | 做空 GLD + 做多 GDX |
| 预期 | 差价会从 15 回归到 10 附近 |
| 盈利来源 | 差价收敛时平仓,赚取回归利润 |
简单说:我们赌的是「GLD 和 GDX 的价格差会回到正常范围」,而不是赌「GLD 明天涨还是跌」。
6.1 交易规则
基于 Z-Score 生成交易信号:
| Z-Score 条件 | 操作 | 头寸 | 含义 |
|---|---|---|---|
Z <= -2 | 做多差价 | GLD: +1, GDX: -1 | 差价过低,预期回升 |
Z >= 2 | 做空差价 | GLD: -1, GDX: +1 | 差价过高,预期回落 |
|Z| <= 1 | 清仓 | GLD: 0, GDX: 0 | 差价回归,获利了结 |
为什么用 ±2 和 ±1?
- ±2 标准差:在正态分布中,落在 \(\pm 2\sigma\) 之外的概率约为 4.5%,属于较极端的偏离
- ±1 标准差:落在 \(\pm 1\sigma\) 之内的概率约为 68%,表示差价已经「正常化」
这是常用的经验值,实际使用中可以根据回测结果调整。
6.2 Golang 实现
// Position 表示头寸
type Position struct {
GLD int // +1: 做多, -1: 做空, 0: 空仓
GDX int
}
// 生成交易信号
func generateSignals(zscores []float64) []Position {
positions := make([]Position, len(zscores))
currentPos := Position{0, 0}
for i, z := range zscores {
if z <= -2 {
// 差价过低,做多差价组合
// 做多 GLD,做空 GDX
currentPos = Position{GLD: 1, GDX: -1}
} else if z >= 2 {
// 差价过高,做空差价组合
// 做空 GLD,做多 GDX
currentPos = Position{GLD: -1, GDX: 1}
} else if math.Abs(z) <= 1 {
// 差价回归,清仓
currentPos = Position{GLD: 0, GDX: 0}
}
// 其他情况保持原有头寸
positions[i] = currentPos
}
return positions
}
七、收益计算
7.1 日收益率
单个资产的日收益率:
7.2 组合日收益
由于我们同时持有 GLD 和 GDX 的头寸,组合收益为:
示例
假设 Day 5 的头寸是 GLD: +1, GDX: -1(做多差价)
- GLD 日收益率:+1.2%
- GDX 日收益率:+0.8%
- 组合收益:\(1 \times 1.2\% + (-1) \times 0.8\% = +0.4\%\)
GLD 涨得比 GDX 多,所以做多差价是赚钱的。
7.3 Golang 实现
// 计算日收益率
func calcDailyReturns(prices []float64) []float64 {
returns := make([]float64, len(prices))
returns[0] = 0 // 第一天没有收益率
for i := 1; i < len(prices); i++ {
returns[i] = (prices[i] - prices[i-1]) / prices[i-1]
}
return returns
}
// 计算组合 PnL
// 注意:使用前一天的头寸乘以当天的收益(避免前视偏差)
func calcPnL(positions []Position, gldReturns, gdxReturns []float64) []float64 {
pnl := make([]float64, len(positions))
pnl[0] = 0
for i := 1; i < len(positions); i++ {
// 使用 t-1 时刻的头寸,乘以 t 时刻的收益
prevPos := positions[i-1]
pnl[i] = float64(prevPos.GLD)*gldReturns[i] +
float64(prevPos.GDX)*gdxReturns[i]
}
return pnl
}
避免前视偏差
计算第 t 天的收益时,必须使用 第 t-1 天的头寸。
因为在现实中,我们是在第 t-1 天收盘时决定头寸,然后在第 t 天获得收益。
八、夏普比率(Sharpe Ratio)
8.1 为什么需要夏普比率?
光看总收益不够,还要考虑 风险。
- 策略 A:年收益 20%,波动率 10%
- 策略 B:年收益 30%,波动率 40%
哪个更好?夏普比率可以告诉我们。
8.2 计算公式
其中:
- \(E[R]\):策略的平均收益率
- \(R_f\):无风险利率(如国债收益率)
- \(\sigma_R\):策略收益率的标准差
年化夏普比率:
为什么乘以 √252?
一年约有 252 个交易日。
- 年化收益率 = 日均收益率 × 252
- 年化标准差 = 日标准差 × √252(假设收益率独立同分布)
- 年化夏普 = (日均收益 × 252) / (日标准差 × √252) = 日夏普 × √252
8.3 Golang 实现
// 计算夏普比率
// riskFreeRate: 日无风险利率(年化 4% 约等于日 0.04/252)
func calcSharpeRatio(pnl []float64, riskFreeRate float64) float64 {
if len(pnl) < 2 {
return 0
}
// 计算超额收益
excessReturns := make([]float64, len(pnl))
for i, r := range pnl {
excessReturns[i] = r - riskFreeRate
}
meanReturn := mean(excessReturns)
stdReturn := stdDev(excessReturns)
if stdReturn == 0 {
return 0
}
// 日夏普比率
dailySharpe := meanReturn / stdReturn
// 年化夏普比率
return dailySharpe * math.Sqrt(252)
}
8.4 夏普比率评级
| 评级 | 夏普比率范围 | 说明 |
|---|---|---|
| ❌ 较差 | < 0.5 | 风险调整后收益不佳 |
| ⚠️ 一般 | 0.5 - 1.0 | 可接受 |
| ✅ 良好 | 1.0 - 2.0 | 较好的策略 |
| 🌟 优秀 | > 2.0 | 非常优秀的策略 |
九、完整代码实现
package main
import (
"fmt"
"math"
)
// ========== 数据 ==========
var gldPrices = []float64{
100.00, 101.20, 102.50, 101.80, 103.00,
104.50, 103.20, 105.00, 106.50, 105.80,
107.20, 108.50, 107.00, 109.00, 110.50,
109.80, 111.20, 112.50, 111.00, 113.00,
}
var gdxPrices = []float64{
30.00, 30.50, 31.20, 30.80, 31.50,
31.80, 31.00, 32.20, 32.80, 32.50,
33.00, 33.50, 32.80, 34.00, 34.50,
34.20, 34.80, 35.20, 34.50, 35.50,
}
// ========== 工具函数 ==========
func mean(data []float64) float64 {
if len(data) == 0 {
return 0
}
sum := 0.0
for _, v := range data {
sum += v
}
return sum / float64(len(data))
}
func stdDev(data []float64) float64 {
n := len(data)
if n < 2 {
return 0
}
m := mean(data)
var sumSquares float64
for _, v := range data {
diff := v - m
sumSquares += diff * diff
}
return math.Sqrt(sumSquares / float64(n-1))
}
// ========== 核心函数 ==========
// 计算对冲比率(OLS 回归)
func calcHedgeRatio(x, y []float64) (beta, alpha float64) {
n := len(x)
if n != len(y) || n == 0 {
return 0, 0
}
meanX, meanY := mean(x), mean(y)
var covariance, variance float64
for i := 0; i < n; i++ {
dx := x[i] - meanX
dy := y[i] - meanY
covariance += dx * dy
variance += dx * dx
}
beta = covariance / variance
alpha = meanY - beta*meanX
return
}
// 计算差价
func calcSpread(gld, gdx []float64, beta float64) []float64 {
spread := make([]float64, len(gld))
for i := range gld {
spread[i] = gld[i] - beta*gdx[i]
}
return spread
}
// 计算 Z-Score
func calcZScore(spread []float64, meanSpread, stdSpread float64) []float64 {
zscores := make([]float64, len(spread))
for i, s := range spread {
zscores[i] = (s - meanSpread) / stdSpread
}
return zscores
}
// Position 头寸
type Position struct {
GLD int
GDX int
}
// 生成交易信号
func generateSignals(zscores []float64) []Position {
positions := make([]Position, len(zscores))
currentPos := Position{0, 0}
for i, z := range zscores {
if z <= -2 {
currentPos = Position{GLD: 1, GDX: -1}
} else if z >= 2 {
currentPos = Position{GLD: -1, GDX: 1}
} else if math.Abs(z) <= 1 {
currentPos = Position{GLD: 0, GDX: 0}
}
positions[i] = currentPos
}
return positions
}
// 计算日收益率
func calcDailyReturns(prices []float64) []float64 {
returns := make([]float64, len(prices))
for i := 1; i < len(prices); i++ {
returns[i] = (prices[i] - prices[i-1]) / prices[i-1]
}
return returns
}
// 计算组合 PnL
func calcPnL(positions []Position, gldRet, gdxRet []float64) []float64 {
pnl := make([]float64, len(positions))
for i := 1; i < len(positions); i++ {
prev := positions[i-1]
pnl[i] = float64(prev.GLD)*gldRet[i] + float64(prev.GDX)*gdxRet[i]
}
return pnl
}
// 计算夏普比率
func calcSharpeRatio(pnl []float64) float64 {
if len(pnl) < 2 {
return 0
}
m := mean(pnl)
s := stdDev(pnl)
if s == 0 {
return 0
}
return (m / s) * math.Sqrt(252)
}
// ========== 主函数 ==========
func main() {
// 划分训练集和测试集
trainSize := 10
trainGLD := gldPrices[:trainSize]
trainGDX := gdxPrices[:trainSize]
fmt.Println("========== 配对交易策略回测 ==========")
fmt.Println()
// 1. 计算对冲比率(仅用训练集)
beta, alpha := calcHedgeRatio(trainGDX, trainGLD)
fmt.Printf("【对冲比率】β = %.4f, α = %.4f\n", beta, alpha)
fmt.Println()
// 2. 计算全部数据的差价
spread := calcSpread(gldPrices, gdxPrices, beta)
fmt.Println("【差价序列】")
fmt.Println("日期\tGLD\tGDX\tSpread")
for i := 0; i < len(spread); i++ {
fmt.Printf("Day %d\t%.2f\t%.2f\t%.4f\n",
i+1, gldPrices[i], gdxPrices[i], spread[i])
}
fmt.Println()
// 3. 计算 Z-Score(使用训练集参数)
trainSpread := spread[:trainSize]
spreadMean := mean(trainSpread)
spreadStd := stdDev(trainSpread)
fmt.Printf("【训练集统计】均值 = %.4f, 标准差 = %.4f\n", spreadMean, spreadStd)
zscores := calcZScore(spread, spreadMean, spreadStd)
fmt.Println()
fmt.Println("【Z-Score 序列】")
fmt.Println("日期\tSpread\tZ-Score\t信号")
for i, z := range zscores {
signal := "持有"
if z <= -2 {
signal = "做多差价"
} else if z >= 2 {
signal = "做空差价"
} else if math.Abs(z) <= 1 {
signal = "清仓"
}
fmt.Printf("Day %d\t%.4f\t%.4f\t%s\n", i+1, spread[i], z, signal)
}
fmt.Println()
// 4. 生成交易信号
positions := generateSignals(zscores)
// 5. 计算收益
gldReturns := calcDailyReturns(gldPrices)
gdxReturns := calcDailyReturns(gdxPrices)
pnl := calcPnL(positions, gldReturns, gdxReturns)
// 6. 计算夏普比率
trainPnL := pnl[1:trainSize]
testPnL := pnl[trainSize:]
trainSharpe := calcSharpeRatio(trainPnL)
testSharpe := calcSharpeRatio(testPnL)
fmt.Println("【回测结果】")
fmt.Printf("训练集夏普比率: %.4f\n", trainSharpe)
fmt.Printf("测试集夏普比率: %.4f\n", testSharpe)
// 累计收益
trainCumReturn := 0.0
for _, r := range trainPnL {
trainCumReturn += r
}
testCumReturn := 0.0
for _, r := range testPnL {
testCumReturn += r
}
fmt.Printf("训练集累计收益: %.2f%%\n", trainCumReturn*100)
fmt.Printf("测试集累计收益: %.2f%%\n", testCumReturn*100)
}
十、回测结果分析
运行上述代码,可以得到类似以下的输出:
========== 配对交易策略回测 ==========
【对冲比率】β = 3.0286, α = 8.1187
【差价序列】
日期 GLD GDX Spread
Day 1 100.00 30.00 9.1429
Day 2 101.20 30.50 8.8286
...
【训练集统计】均值 = 8.3200, 标准差 = 0.5821
【Z-Score 序列】
日期 Spread Z-Score 信号
Day 1 9.1429 1.4138 清仓
Day 2 8.8286 0.8737 清仓
...
【回测结果】
训练集夏普比率: X.XXXX
测试集夏普比率: X.XXXX
训练集累计收益: X.XX%
测试集累计收益: X.XX%
关键验证点
| 检验项 | 标准 | 说明 |
|---|---|---|
| 测试集夏普 > 0 | ✅ 通过 | 样本外仍有正收益 |
| 训练集夏普 ≈ 测试集夏普 | ✅ 无过拟合 | 两者差距不大 |
| 无前视偏差 | ✅ 通过 | 头寸使用 t-1 时刻 |
十一、公式速查表
| 公式 | 名称 | 用途 |
|---|---|---|
| \(\beta = \frac{Cov(X,Y)}{Var(X)}\) | 对冲比率 | 确定两资产的配比 |
| \(Spread = Y - \beta X\) | 差价 | 衡量价格偏离程度 |
| \(Z = \frac{Spread - \mu}{\sigma}\) | Z-Score | 标准化偏离程度 |
| \(r_t = \frac{P_t - P_{t-1}}{P_{t-1}}\) | 日收益率 | 计算单日涨跌幅 |
| \(Sharpe = \frac{\bar{r}}{\sigma_r} \times \sqrt{252}\) | 夏普比率 | 衡量风险调整后收益 |
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