python minimize_从零开始学量化(六):用Python做优化

本文深入探讨如何使用Python的scipy.optimize模块解决优化问题,涵盖minimize、minimize_scalar及其应用场景。文章介绍了不同方法如'brent'、'bounded'、'golden',并讲解了约束条件下的L-BFGS-B、SLSQP等方法。同时,通过实例解析了设置bounds和constraints的方式,为实际量化问题提供解决方案。

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优化问题是量化中经常会碰到的,之前写的风险平价/均值方差模型最终都需要解带约束的最优化问题,本文总结用python做最优化的若干函数用法。

首先说明,本文仅把python看作一种工具,说明如何用python求解优化问题,不过多考虑由于模型方法导致的精度、速度、适用性等问题,具体问题还需要具体分析,选择适当的方法,或者自己手写。

python中最常用的做最优化的模块是scipy.optimize,这里只说明这一模块的使用,其他的略过。

根据官方文档的说明,scipy.optimze的功能涉及5方面:

  •  无约束和带约束的多元优化算法(minimize)

  • 全局最优化(basinhopping,differential_evolution等)

  • 最小二乘优化(least_squares)和曲线拟合(curve_fit)

  • 一元优化问题(minimize_scalar)和一元方程数值解(root_scalar)

  • 多元方程求根(root)

1,4中得到的是给定区间内的局部最优解,2中得到的是全局最优解,每个函数下有若干方法可以选择。当然求解一元的优化问题也可以用minimize,但尝试过之后发现

### 当前可用的量化投资策略及其最新方法 #### 数优化与持续改进 量化投资的核心在于通过数模型和算法实现资产配置、风险控制以及收益最大化。投资者应当不断优化其投资策略,以应对市场的不确定性[^1]。这种优化不仅涉及单个策略的表现提升,还包括多策略组合的设计,从而有效分散风险并增强收益稳定性。 #### 多样化的策略组合 为了降低单一策略可能带来的波动性,采用多种不同类型的量化策略是一种常见法。这些策略通常包括但不限于均值回归、动量交易、套利交易等。每种策略都有各自的特点及适用场景,在实际操作中可以根据具体需求灵活调整权重比例[^1]。 #### 金融科技的应用 随着科技的进步,尤其是大数据、云计算以及人工智能等领域的发展,金融科技(FinTech)已经成为推动量化投资向前发展的重要动力之一[^2]。例如,借助先进的数据分析工具和技术手段,可以更高效地收集整理市场信息,并在此基础上构建更为精准有效的预测模型;同时还能显著加快整个决策过程的速度。 #### AI技术的影响 近年来,以ChatGPT为代表的自然语言处理(NLP)技术开始广泛应用于量化交易当中[^3]。这类技术主要体现在以下几个方面: - **数据挖掘与信息处理**:NLP可以从大量非结构化文本资料(如新闻报道、社交平台评论等)里提炼出潜在有用信号,辅助形成更加全面准确的观点。 - **策略开发与优化**:凭借强大的自动化编程能力和逻辑推理能力,开发者能够更快捷方便地设计测试新型交易思路。 - **风险管理**:通过对公众情绪变化趋势等方面的监测分析,有助于提前发现可能出现的风险因素并采取相应措施加以规避。 此外还有其他一些具体的实践应用场景也被证明非常有价值,比如基于情感分析的结果指导买卖决定或者利用即时新闻读功能出快速响应等等[^3]。 #### 资金流选股法 除了上述提到的各种高级技术和理论框架外,“资金流选股”也是一种简单直观却行之有效的传统方法论[^4]。该方法认为短期内股价变动很大程度取决于市场上买卖双方力量对比情况——当某只个股获得较多新增买盘支撑时,则很可能意味着未来一段时间内会有较好表现反之亦然因此可以通过观察每日成交明细记录寻找那些正处于主力吸筹阶段的目标品种进行布局等待合适时机获利出局即可。 #### Python Quant 工具推荐 对于希望进入这个领域的初者来说,选择合适的软件环境至关重要。“Python_Quant”作为一个开源项目因其具备强大计算性能的同时又保持相对较低的习门槛而备受推崇成为了许多专业人士日常工作中不可或缺的好帮手[^5]。 ```python import numpy as np from scipy.optimize import minimize def objective_function(weights, returns): portfolio_return = np.sum(returns * weights) variance = np.dot(weights.T, np.dot(cov_matrix, weights)) return -(portfolio_return / np.sqrt(variance)) initial_weights = [1/n_assets]*n_assets constraints = ({'type': 'eq', 'fun': lambda x: np.sum(x)-1}) bounds = tuple((0,1) for asset in range(n_assets)) optimized_result = minimize(objective_function, initial_weights, args=(expected_returns), method='SLSQP', bounds=bounds, constraints=constraints) print(f"Optimized Weights:{optimized_result.x}") ``` 以上代码片段展示了一个简单的投资组合优化例子,其中目标函数定义为夏普比率的最大化问题并通过约束条件确保所有权重加总等于一且每个单独成分股占比介于零至百分之一百之间最终求得到最优分配方案。
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