交易規(guī)則參數(shù)優(yōu)化的并行遺傳算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種交易規(guī)則參數(shù)優(yōu)化的并行遺傳算法，屬于程序化交易技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 程序化交易是利用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)地分析歷史價(jià)格數(shù)據(jù)、新聞數(shù)據(jù)、博客數(shù)據(jù)等結(jié)構(gòu) 化和非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)，做出交易決策（即買入或者賣出），然后由計(jì)算機(jī)直接下單進(jìn)行交易 的軟件系統(tǒng)，廣泛應(yīng)用于各類金融產(chǎn)品的交易中，包括股票、期貨、外匯等。程序化交易的核 心部分是交易信號的生成，主要的方法包括基于規(guī)則生成交易信號、依賴于機(jī)器學(xué)習(xí)方法 生成交易信號等。
[0003] 以基于規(guī)則生成交易信號為例，基本的過程是，根據(jù)歷史價(jià)格數(shù)據(jù)計(jì)算若干指標(biāo)， 包括移動(dòng)平均、強(qiáng)弱指數(shù)等。然后在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用一些規(guī)則生成買賣信號。比如基于短期 和長期的價(jià)格移動(dòng)平均的均線突破交易規(guī)則為（所謂移動(dòng)平均，是指不斷地以當(dāng)前日期為 基準(zhǔn)，把該日期以前的固定天數(shù)的價(jià)格計(jì)算均值，當(dāng)基準(zhǔn)日期不斷移動(dòng)到下一個(gè)日期，相應(yīng) 的平均值連在一起，構(gòu)成移動(dòng)平均線）：假設(shè)短期的移動(dòng)平均的天數(shù)為&，長期的移動(dòng)平均 的天數(shù)為％，當(dāng)短期移動(dòng)平均突破長期移動(dòng)平均向上，并且維持n3天數(shù)，那么買入；如果短 期移動(dòng)平均突破長期移動(dòng)平均向下，并且維持n4天數(shù)，那么賣出。
[0004] 在上述基于短期和長期的移動(dòng)平均的均線突破交易規(guī)則中，總共有4個(gè)參數(shù)，即 111、11 2、113、114，需要優(yōu)化，即確定其具體的值。對其進(jìn)行優(yōu)化，可以采用遺傳算法。遺傳算法可 以對優(yōu)化空間巨大的復(fù)雜優(yōu)化問題，較為快速地給出一個(gè)優(yōu)化的參數(shù)組合。其基本步驟是， 生成一系列參數(shù)組合（稱為染色體），然后在訓(xùn)練數(shù)據(jù)上計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值（比如利潤率）， 然后保留（Selection)目標(biāo)函數(shù)值較高的部分染色體，剔除（SiftOut)部分目標(biāo)函數(shù)值太 低的染色體，其他染色體進(jìn)行雜交（Crossover)和變異（Mutation)操作，重新組合成新的 一代染色體集合。經(jīng)過多輪的迭代，則可以尋找到優(yōu)化的染色體，即參數(shù)組合。遺傳算法， 模仿了生物界的自然演化過程。
[0005] 現(xiàn)有的遺傳算法的并行化方法，把各個(gè)染色體交給不同的線程執(zhí)行，各個(gè)線程獨(dú) 立地存取歷史價(jià)格數(shù)據(jù)，計(jì)算指標(biāo)，計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值。各個(gè)線程雖然都在存取同樣的訓(xùn)練數(shù) 據(jù)，但是它們的存取并未進(jìn)行相應(yīng)的協(xié)調(diào)。這種雜亂的數(shù)據(jù)存取方式，導(dǎo)致不同線程運(yùn)行的 時(shí)候，存取的數(shù)據(jù)部分是不同的，比如有的線程存取去年1月份的數(shù)據(jù)，而有的線程存取今 年5月份的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致CPUCache的命中率不高，從而線程的執(zhí)行效率是低下的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明針對上述問題的不足，提出一種交易規(guī)則參數(shù)優(yōu)化的并行遺傳算法，該方 法能夠減少計(jì)算量，同時(shí)能夠提高Cache命中率，以及整個(gè)優(yōu)化過程的執(zhí)行效率。
[0007] 本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是：
[0008] -種交易規(guī)則參數(shù)優(yōu)化的并行遺傳算法，包括以下步驟：
[0009] 步驟1，根據(jù)歷史價(jià)格數(shù)據(jù)計(jì)算買賣指標(biāo)，所述買賣指標(biāo)包括移動(dòng)平均、強(qiáng)弱指數(shù)， 在買賣指標(biāo)的基礎(chǔ)上基于短期和長期的價(jià)格移動(dòng)平均的均線突破交易規(guī)則為生成買賣信 號：其中，短期的移動(dòng)平均的天數(shù)為h，長期的移動(dòng)平均的天數(shù)為n2，當(dāng)短期移動(dòng)平均突破 長期移動(dòng)平均向上，并且維持n3天數(shù)，那么買入；如果短期移動(dòng)平均突破長期移動(dòng)平均向 下，并且維持n4天數(shù)，那么賣出；
[0010] 步驟2,根據(jù)步驟1中得到的短期的移動(dòng)平均的天數(shù)為ηι，長期的移動(dòng)平均的天數(shù) 為n2，短期移動(dòng)平均突破長期移動(dòng)平均向上，并且維持天數(shù)n3，短期移動(dòng)平均突破長期移動(dòng) 平均向下，并且維持天數(shù)n4，作為染色體參數(shù)，然后根據(jù)這些染色體參數(shù)生成一個(gè)初始的染 色體集合；
[0011] 步驟3,根據(jù)步驟2得到的染色體集合確定均線突破交易規(guī)則參數(shù)，根據(jù)確定好 的規(guī)則參數(shù)確定數(shù)據(jù)存取過程和指標(biāo)計(jì)算公用線程，其中，所述指標(biāo)計(jì)算公用線程采用增 量的計(jì)算方法計(jì)算各個(gè)染色體的規(guī)則參數(shù)指標(biāo)，該規(guī)則參數(shù)指標(biāo)為移動(dòng)平均；所述增量的 計(jì)算方法如下：當(dāng)b等于a時(shí)，根據(jù)第b天的價(jià)格數(shù)據(jù)，將b，（b-1)，（b-2)…（b-a+Ι)天的 價(jià)格數(shù)據(jù)相加在除以a即得到第b天移動(dòng)平均，而第（b+c)天的移動(dòng)平均計(jì)算方法為：把 (b+c-a)天的價(jià)格數(shù)據(jù)刪除，增加第（b+c+Ι)天的價(jià)格數(shù)據(jù)得到新的總和，新的總和除以a 即可獲得第（b+c)天移動(dòng)平均，該移動(dòng)平均即為規(guī)則參數(shù)指標(biāo)；其中aSni，n2,n3,n4中的 一個(gè)數(shù)；b為價(jià)格數(shù)據(jù)的天數(shù)，c為整數(shù)；而b小于a時(shí)，沒有移動(dòng)平均；然后將指標(biāo)計(jì)算公用 線程計(jì)算的移動(dòng)平均交給相應(yīng)的染色體目標(biāo)函數(shù)計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值；在計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值時(shí)， 為每個(gè)染色體的目標(biāo)函數(shù)計(jì)算開辟一個(gè)目標(biāo)函數(shù)計(jì)算線程，把計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值交給這些目 標(biāo)函數(shù)計(jì)算線程來完成；
[0012] 數(shù)據(jù)存取過程如下：把需要計(jì)算的移動(dòng)平均的最大天數(shù)0_作為基準(zhǔn)，D_ = maX(ni，n2,n3,n4)，把這0_個(gè)天數(shù)的價(jià)格數(shù)據(jù)組織形成一個(gè)數(shù)據(jù)塊，且這樣的數(shù)據(jù)塊共設(shè) 置三個(gè)，分別為第一數(shù)據(jù)塊、第二數(shù)據(jù)塊、第三數(shù)據(jù)塊，且這三個(gè)數(shù)據(jù)塊組織成隊(duì)列；而指 標(biāo)計(jì)算公用線程計(jì)算時(shí)，其數(shù)據(jù)提取方法如下：將歷史價(jià)格數(shù)據(jù)按天數(shù)的順序依次存入第 一數(shù)據(jù)塊、第二數(shù)據(jù)塊、第三數(shù)據(jù)塊中，共存儲(chǔ)了 3D_個(gè)天數(shù)的歷史價(jià)格數(shù)據(jù)，指標(biāo)計(jì)算公 用線程計(jì)算時(shí)，首先從第一數(shù)據(jù)塊中提取數(shù)據(jù)，當(dāng)前天天數(shù)D_等于a時(shí)，將第一數(shù)據(jù)塊存 儲(chǔ)的第D_，（D_-l)，（D_-2)-(^-8+1)歷史價(jià)格數(shù)據(jù)提取給指標(biāo)計(jì)算公用線程計(jì)算， 從而得到前天移動(dòng)平均；然后在第一數(shù)據(jù)塊中將依次將歷史價(jià)格數(shù)據(jù)提取給指標(biāo)計(jì)算 公用線程；當(dāng)計(jì)算完成第一數(shù)據(jù)塊中的歷史價(jià)格數(shù)據(jù)的移動(dòng)平均后，指標(biāo)計(jì)算的當(dāng)前天1)_ 移動(dòng)到第二塊數(shù)據(jù)的第一天；此時(shí)指標(biāo)的計(jì)算需要第一塊、和第二塊數(shù)據(jù)的支持；當(dāng)指標(biāo) 計(jì)算的當(dāng)前天1)_移動(dòng)到第二數(shù)據(jù)塊的末尾，第一個(gè)數(shù)據(jù)塊已經(jīng)全部處理完，重復(fù)利用它 裝載第三數(shù)據(jù)塊未裝完的歷史價(jià)格數(shù)據(jù)；指標(biāo)計(jì)算的當(dāng)前天D_移動(dòng)到第三塊數(shù)據(jù)的第一 天，需要跨越第二、三數(shù)據(jù)塊，當(dāng)指標(biāo)計(jì)算的當(dāng)前天1)_移動(dòng)到第三數(shù)據(jù)塊的末尾，第二個(gè)數(shù) 據(jù)塊已經(jīng)全部處理完，重復(fù)利用它裝載第一數(shù)據(jù)塊未裝完的歷史價(jià)格數(shù)據(jù)；然后當(dāng)前天 移動(dòng)到第一塊數(shù)據(jù)的第一天，需要跨越第三、一數(shù)據(jù)塊，這樣保證增量計(jì)算過程不斷地存取 到新的數(shù)據(jù)；
[0013] 步驟4,根據(jù)步驟3得到的目標(biāo)函數(shù)值的取值，對染色體進(jìn)行選擇、剔除、雜交和變 異，生成新的下一代染色體。
[0014] 步驟5,步驟4得到的下一代染色體重復(fù)步驟3、4,經(jīng)過若干代的迭代計(jì)算，最后獲 得的染色體集合，目標(biāo)函數(shù)值排名靠前的染色體為優(yōu)化的染色體，其對應(yīng)的參數(shù)值優(yōu)化的 交易規(guī)則。
[0015] 步驟2確定的染色體生成一個(gè)初始的染色體集合，可以采用隨機(jī)的辦法生成，也 可以在參數(shù)空間中選取典型的值組合而成。
[0016] 步驟4中對染色體進(jìn)行選擇、剔除、雜交和變異方法：根據(jù)步驟3得到的目標(biāo)函數(shù) 值的取值，對這些染色體進(jìn)行排序，然后保留利潤率排名靠前的染色體，剔除利潤率排名靠 后差的染色體，剩下的染色體進(jìn)行雜交和變異重新生成一個(gè)染色體；這些染色體結(jié)合在一 起，組成下一代染色體。
[0017] 本發(fā)明的一種交易規(guī)則參數(shù)優(yōu)化的并行遺傳算法，相比現(xiàn)有技術(shù)，具有以下有益 效果：
[0018] (1)各個(gè)染色體的目標(biāo)函數(shù)值計(jì)算使用公用線程，該線程完成所有指標(biāo)的計(jì)算。于 是指標(biāo)的計(jì)算共享了數(shù)據(jù)的掃描，數(shù)據(jù)掃描一遍，即可計(jì)算所有染色體目標(biāo)函數(shù)值計(jì)算所 需要的指標(biāo)。相對于各個(gè)染色體目標(biāo)函數(shù)計(jì)算線程獨(dú)立存取數(shù)據(jù)，節(jié)省了數(shù)據(jù)的掃描開 銷。
[0019] (2)指標(biāo)以增量方式進(jìn)行計(jì)算，每次指標(biāo)的計(jì)算，都是把最老的價(jià)格數(shù)據(jù)剔除，加 上最新的價(jià)格數(shù)據(jù)，即可得到新的總和Sum，除以天數(shù)，可以計(jì)算出移動(dòng)平均，節(jié)省了計(jì)算 量。
[0020] (3)通過三個(gè)數(shù)據(jù)塊順序輪換使用，使得公用線程當(dāng)前存取的數(shù)據(jù)集大小得到控 制，有利于數(shù)據(jù)常駐CPUCache，提尚Cache的命中率，從而提尚并彳丁算法的執(zhí)彳丁效率。
【附圖說明】
[0021] 圖1是本發(fā)明B+樹的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022] 圖2為本發(fā)明映射關(guān)系不意圖； 圖3為本發(fā)明的計(jì)算過程示意圖；
[0023] 其中，紅色表示邏輯ID，綠色表示物理ID(最近提交），藍(lán)色表示物理ID(最近未 提交），灰色表示各歷史提交版本。而方形則表示數(shù)據(jù)文件里的具體的記錄。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 附圖非限制性地公開了本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖，以下將結(jié)合附圖詳 細(xì)地說明本發(fā)明的技術(shù)方案