基于R语言股票市场收益的统计可视化分析

原文链接：http://tecdat.cn/?p=16453 

金融市场上最重要的任务之一就是分析各种投资的历史收益。要执行此分析，我们需要资产的历史数据。数据提供者很多，有些是免费的，大多数是付费的。在本文中，我们将使用Yahoo金融网站上的数据。

在这篇文章中，我们将：

1. 下载收盘价
2. 计算收益率
3. 计算收益的均值和标准差

让我们先加载库。

1.  
   library(tidyquant)
2.  
   library(timetk)

我们将获得Netflix价格的收盘价。

1.  
   netflix <- tq_get("NFLX",
2.  
   from = '2009-01-01',
3.  
   to = "2018-03-01",
4.  
   get = "stock.prices")

接下来，我们将绘制Netflix的调整后收盘价。

1.  
   netflix %>%
2.  
   ggplot(aes(x = date, y = adjusted)) +
3.  
   geom_line() +
4.  
   ggtitle("Netflix since 2009") +
5.  
   labs(x = "Date", "Price") +
6.  
   scale_x_date(date_breaks = "years", date_labels = "%Y") +
7.  
   labs(x = "Date", y = "Adjusted Price") +
8.  
   theme_bw()

计算单个股票的每日和每月收益率

一旦我们从Yahoo Finance下载了收盘价，下一步便是计算收益。我们将再次使用tidyquant包进行计算。我们已经在上面下载了Netflix的价格数据，如果您还没有下载，请参见上面的部分。

1.  
   # 计算每日收益
2.  
    
3.  
   netflix_daily_returns <- netflix %>%
4.  
   tq_transmute(select = adjusted, 这指定要选择的列
5.  
   mutate_fun = periodReturn, # 这指定如何处理该列
6.  
   period = "daily", # 此参数计算每日收益
7.  
   col_rename = "nflx_returns") # 重命名列
8.  
    
9.  
   #计算每月收益
10.  
    netflix_monthly_returns <- netflix %>%
11.  
    tq_transmute(select = adjusted,
12.  
    mutate_fun = periodReturn,
13.  
    period = "monthly", # 此参数计算每月收益
14.  
    col_rename = "nflx_returns")

绘制Netflix的每日和每月收益图表

1.  
   # 我们将使用折线图获取每日收益
2.  
    
3.  
    
4.  
   ggplot(aes(x = date, y = nflx_returns)) +
5.  
   geom_line() +
6.  
   theme_classic() +

查看Netflix的每日收益图表后，我们可以得出结论，收益波动很大，并且股票在任何一天都可以波动+/- 5％。为了了解收益率的分布，我们可以绘制直方图。

1.  
   netflix_daily_returns %>%
2.  
   ggplot(aes(x = nflx_returns)) +
3.  
   geom_histogram(binwidth = 0.015) +
4.  
   theme_classic() +

接下来，我们可以绘制自2009年以来Netflix的月度收益率。我们使用条形图来绘制数据。

1.  
   # 绘制Netflix的月度收益图表。 使用条形图
2.  
    
3.  
    
4.  
   ggplot(aes(x = date, y = nflx_returns)) +
5.  
   geom_bar(stat = "identity") +
6.  
   theme_classic() +

计算Netflix股票的累计收益

绘制每日和每月收益对了解投资的每日和每月波动很有用。要计算投资的增长，换句话说，计算投资的总收益，我们需要计算该投资的累积收益。要计算累积收益，我们将使用  cumprod（）  函数。

1.  
    
2.  
   mutate(cr = cumprod(1 + nflx_returns)) %>% # 使用cumprod函数

1.  
    
2.  
   ggplot(aes(x = date, y = cumulative_returns)) +
3.  
   geom_line() +
4.  
   theme_classic() +

该图表显示了自2009年以来Netflix的累计收益。有了事后分析的力量， 自2009年以来，可以用1美元的投资赚取85美元。但据我们所知，说起来容易做起来难。在10年左右的时间里，在Qwickster惨败期间投资损失了其价值的50％。在这段时期内，很少有投资者能够坚持投资。

1.  
   ggplot(aes(x = date, y = cumulative_returns)) +
2.  
   geom_line() +
3.  
   theme_classic() +

我们可以直观地看到，月收益表比日图表要平滑得多。

多只股票

下载多只股票的股票市场数据。

1.  
   #将我们的股票代码设置为变量
2.  
    
3.  
   tickers <- c("FB", "AMZN", "AAPL", "NFLX", "GOOG")
4.  
    
5.  
   # 下载股价数据
6.  
    
7.  
   multpl_stocks <- tq_get(tickers,

绘制多只股票的股价图

接下来，我们将绘制多只股票的价格图表

1.  
   multpl_stocks %>%
2.  
   ggplot(aes(x = date, y = adjusted,

这不是我们预期的结果。由于这些股票具有巨大的价格差异（FB低于165，AMZN高于1950），因此它们的规模不同。我们可以通过按各自的y比例绘制股票来克服此问题。

1.  
    
2.  
   facet_wrap(~symbol, scales = "free_y") + # facet_wrap用于制作不同的页面
3.  
   theme_classic() +

计算多只股票的收益

计算多只股票的收益与单只股票一样容易。这里只需要传递一个附加的参数。我们需要使用参数  group_by（symbol）  来计算单个股票的收益。

1.  
   #计算多只股票的每日收益
2.  
    
3.  
   tq_transmute(select = adjusted,
4.  
   mutate_fun = periodReturn,
5.  
   period = 'daily',
6.  
   col_rename = 'returns')
7.  
    
8.  
   #计算多只股票的月收益
9.  
    
10.  
     
11.  
    tq_transmute(select = adjusted,
12.  
    mutate_fun = periodReturn,
13.  
    period = 'monthly',
14.  
    col_rename = 'returns')

绘制多只股票的收益图表

一旦有了收益计算，就可以在图表上绘制收益。

1.  
   multpl_stock_daily_returns %>%
2.  
   ggplot(aes(x = date, y = returns)) +
3.  
   geom_line() +
4.  
   geom_hline(yintercept = 0) +

1.  
   multpl_stock_monthly_returns %>%
2.  
   ggplot(aes(x = date, y = return
3.  
   scale_fill_brewer(palette = "Set1", # 我们会给他们不同的颜色，而不是黑色

在FAANG股票中，苹果的波动最小，而Facebook和Netflix的波动最大。对于他们从事的业务而言，这是显而易见的。Apple是一家稳定的公司，拥有稳定的现金流量。它的产品受到数百万人的喜爱和使用，他们对Apple拥有极大的忠诚度。Netflix和Facebook也是令人难以置信的业务，但它们处于高增长阶段，任何问题（收益或用户增长下降）都可能对股票产生重大影响。

计算多只股票的累计收益

通常，我们希望看到过去哪种投资产生了最佳效果。为此，我们可以计算累积结果。下面我们比较自2013年以来所有FAANG股票的投资结果。哪项是自2013年以来最好的投资？

1.  
   multpl_stock_monthly_returns %>%
2.  
   mutate(returns e_returns = cr - 1) %>%
3.  
   ggplot(aes(x = date, y = cumulative_returns, color = symbol)) +
4.  
   geom_line() +
5.  
   labs(x = "Date"

毫不奇怪，Netflix自2013年以来获得了最高的收益。亚马逊和Facebook位居第二和第三。

统计数据

计算单个股票的均值，标准差

我们已经有了Netflix的每日和每月收益数据。现在我们将计算收益的每日和每月平均数和标准差。 为此，我们将使用  mean（）  和  sd（）函数。

1.  
   # 计算平均值
2.  
    
3.  
   .[[1]] %>%
4.  
   mean(na.rm = TRUE)
5.  
    
6.  
   nflx_monthly_mean_ret <- netfl turns) %>%
7.  
   .[[1]] %>%
8.  
   mean(na.rm = TRUE)
9.  
    
10.  
    # 计算标准差
11.  
     
12.  
    nflx_daily_sd_ret <- netflirns) %>%
13.  
    .[[1]] %>%
14.  
    sd()
15.  
     
16.  
    nflx_monthly_sd_ret <- netflix_rns) %>%
17.  
    .[[1]] %>%
18.  
    sd()
19.  
    nflx_stat

1.  
   ## # A tibble: 2 x 3
2.  
   ## period mean sd
3.  
   ## <chr> <dbl> <dbl>
4.  
   ## 1 Daily 0.00240 0.0337
5.  
   ## 2 Monthly 0.0535 0.176

我们可以看到Netflix的平均每日收益为0.2％，标准差为3.3％。它的月平均回报率是5.2％和17％标准差。该数据是自2009年以来的整个时期。如果我们要计算每年的均值和标准差，该怎么办。我们可以通过按年份对Netflix收益数据进行分组并执行计算来进行计算。

1.  
   netflix %>%
2.  
   summarise(Monthly_Mean_Returns = mean(nflx_returns),
3.  
   MOnthly_Standard_Deviation = sd(nflx_returns)

1.  
   ## # A tibble: 10 x 3
2.  
   ## year Monthly_Mean_Returns MOnthly_Standard_Deviation
3.  
   ## <dbl> <dbl> <dbl>
4.  
   ## 1 2009 0.0566 0.0987
5.  
   ## 2 2010 0.110 0.142
6.  
   ## 3 2011 -0.0492 0.209
7.  
   ## 4 2012 0.0562 0.289
8.  
   ## 5 2013 0.137 0.216
9.  
   ## 6 2014 0.00248 0.140
10.  
    ## 7 2015 0.0827 0.148
11.  
    ## 8 2016 0.0138 0.126
12.  
    ## 9 2017 0.0401 0.0815
13.  
    ## 10 2018 0.243 0.233

我们还可以绘制结果更好地理解。

1.  
   netflix_monthly_returns %>%
2.  
   mutate(year = rns, Standard_Deviation, keyistic)) +
3.  
   geom_bar(stat = "identity", position = "dodge") +
4.  
   scale_y_continuous(b ) +
5.  
   theme_bw() +

我们可以看到，自2009年以来，每月收益和标准差波动很大。2011年，平均每月收益为-5％。

计算多只股票的均值，标准差

接下来，我们可以计算多只股票的均值和标准差。

1.  
    
2.  
   group_by(symbol) %>%
3.  
   summarise(mean = mean(returns),
4.  
   sd = sd(returns))

1.  
   ## # A tibble: 5 x 3
2.  
   ## symbol mean sd
3.  
   ## <chr> <dbl> <dbl>
4.  
   ## 1 AAPL 0.00100 0.0153
5.  
   ## 2 AMZN 0.00153 0.0183
6.  
   ## 3 FB 0.00162 0.0202
7.  
   ## 4 GOOG 0.000962 0.0141
8.  
   ## 5 NFLX 0.00282 0.0300

1.  
   group_by(symbol) %>%
2.  
   summarise(mean = mean(returns),
3.  
   sd = sd(returns))

1.  
   ## # A tibble: 5 x 3
2.  
   ## symbol mean sd
3.  
   ## <chr> <dbl> <dbl>
4.  
   ## 1 AAPL 0.0213 0.0725
5.  
   ## 2 AMZN 0.0320 0.0800
6.  
   ## 3 FB 0.0339 0.0900
7.  
   ## 4 GOOG 0.0198 0.0568
8.  
   ## 5 NFLX 0.0614 0.157

计算收益的年均值和标准差。

1.  
   %>%
2.  
   group_by(symbol, year) %>%
3.  
   summarise(mean = mean(returns),
4.  
   sd = sd(returns))

1.  
   ## # A tibble: 30 x 4
2.  
   ## # Groups: symbol [?]
3.  
   ## symbol year mean sd
4.  
   ## <chr> <dbl> <dbl> <dbl>
5.  
   ## 1 AAPL 2013 0.0210 0.0954
6.  
   ## 2 AAPL 2014 0.0373 0.0723
7.  
   ## 3 AAPL 2015 -0.000736 0.0629
8.  
   ## 4 AAPL 2016 0.0125 0.0752
9.  
   ## 5 AAPL 2017 0.0352 0.0616
10.  
    ## 6 AAPL 2018 0.0288 0.0557
11.  
    ## 7 AMZN 2013 0.0391 0.0660
12.  
    ## 8 AMZN 2014 -0.0184 0.0706
13.  
    ## 9 AMZN 2015 0.0706 0.0931
14.  
    ## 10 AMZN 2016 0.0114 0.0761
15.  
    ## # ... with 20 more rows

我们还可以绘制此统计数据。

1.  
   multpl_stock_monthly_returns %>%
2.  
   mutate(year = year(date)) %>%
3.  
   group_by(symbol, yea s = seq(-0.1,0.4,0.02),
4.  
   labels = scales::percent) +
5.  
   scale_x_continuous(breaks = seq(2009,2018,1)) +
6.  
   labs(x = "Year", y = Stocks") +
7.  
   ggtitle

1.  
   multpl_stock_monthly_returns %>%
2.  
   mutate(year = year(date)) %>%
3.  
   ggplot(aes(x = year, y = sd, fill = symbol)) +
4.  
   geom_bar(stat = "identity", position = "dodge", width = 0.7) +
5.  
   scale_y_continuous(breaks = seq(-0.1,0.4,0.02),
6.  
   labels = scales::p
7.  
   scale_fill_brewer(palette = "Set1",

计算多只股票的协方差和相关性

另一个重要的统计计算是股票的相关性和协方差。为了计算这些统计数据，我们需要修改数据。我们将其转换为xts对象。

协方差表

1.  
   #计算协方差
2.  
    
3.  
   tk_xts(silent = TRUE) %>%
4.  
   cov()

1.  
   ## AAPL AMZN FB GOOG NFLX
2.  
   ## AAPL 5.254736e-03 0.001488462 0.000699818 0.0007420307 -1.528193e-05
3.  
   ## AMZN 1.488462e-03 0.006399439 0.001418561 0.0028531565 4.754894e-03
4.  
   ## FB 6.998180e-04 0.001418561 0.008091594 0.0013566480 3.458228e-03
5.  
   ## GOOG 7.420307e-04 0.002853157 0.001356648 0.0032287790 3.529245e-03
6.  
   ## NFLX -1.528193e-05 0.004754894 0.003458228 0.0035292451 2.464202e-02

相关表

1.  
   # 计算相关系数
2.  
    
3.  
   %>%
4.  
   tk_xts(silent = TRUE) %>%
5.  
   cor()

1.  
   ## AAPL AMZN FB GOOG NFLX
2.  
   ## AAPL 1.000000000 0.2566795 0.1073230 0.1801471 -0.001342964
3.  
   ## AMZN 0.256679539 1.0000000 0.1971334 0.6276759 0.378644485
4.  
   ## FB 0.107322952 0.1971334 1.0000000 0.2654184 0.244905437
5.  
   ## GOOG 0.180147089 0.6276759 0.2654184 1.0000000 0.395662114
6.  
   ## NFLX -0.001342964 0.3786445 0.2449054 0.3956621 1.000000000

我们可以使用corrplot() 包来绘制相关矩阵图。

## corrplot 0.84 loaded

1.  
    
2.  
   cor() %>%
3.  
   corrplot()

---

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