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PHP实现量化交易,量化交易干货丨如何使用DolphinDB计算K线

發布時間：2024/1/1 php 31 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 PHP实现量化交易,量化交易干货丨如何使用DolphinDB计算K线小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

DolphinDB提供了功能強大的內存計算引擎，內置時間序列函數，分布式計算以及流數據處理引擎，在眾多場景下均可高效的計算K線。本教程將介紹DolphinDB如何通過批量處理和流式處理計算K線。歷史數據批量計算K線

其中可以指定K線窗口的起始時間；一天中可以存在多個交易時段，包括隔夜時段；K線窗口可重疊；使用交易量作為劃分K線窗口的維度。需要讀取的數據量特別大并且需要將結果寫入數據庫時，可使用DolphinDB內置的Map-Reduce函數并行計算。流式計算K線

使用API實時接收市場數據，并使用DolphinDB內置的流數據時序計算引擎(TimeSeriesAggregator)進行實時計算得到K線數據。

1. 歷史數據K線計算

使用歷史數據計算K線，可使用DolphinDB的內置函數bar，dailyAlignedBar，或wj。

1.1 不指定K線窗口的起始時刻，根據數據自動生成K線結果

bar(X,Y)返回X減去X除以Y的余數，一般用于將數據分組。date = 09:32m 09:33m 09:45m 09:49m 09:56m 09:56m;

bar(date, 5);

返回以下結果：[09:30m,09:30m,09:45m,09:45m,09:55m,09:55m]

例子1：使用以下數據模擬美國股票市場：n = 1000000

date = take(2019.11.07 2019.11.08, n)

time = (09:30:00.000 + rand(int(6.5*60*60*1000), n)).sort!()

timestamp = concatDateTime(date, time)

price = 100+cumsum(rand(0.02, n)-0.01)

volume = rand(1000, n)

symbol = rand(`AAPL`FB`AMZN`MSFT, n)

trade = table(symbol, date, time, timestamp, price, volume).sortBy!(`symbol`timestamp)

undef(`date`time`timestamp`price`volume`symbol)

計算5分鐘K線：barMinutes = 5

OHLC = select first(price) as open, max(price) as high, min(price) as low, last(price) as close, sum(volume) as volume from trade group by symbol, date, bar(time, barMinutes*60*1000) as barStart

請注意，以上數據中，time列的精度為毫秒。若time列精度不是毫秒，則應當將 barMinutes601000 中的數字做相應調整。

1.2 需要指定K線窗口的起始時刻

需要指定K線窗口的起始時刻，可使用dailyAlignedBar函數。該函數可處理每日多個交易時段，亦可處理隔夜時段。

請注意，使用dailyAlignedBar函數時，時間列必須含有日期信息，包括 DATETIME, TIMESTAMP 或 NANOTIMESTAMP 這三種類型的數據。指定每個交易時段窗口起始時刻的參數 timeOffset 必須使用相應的去除日期信息之后的 SECOND，TIME 或 NANOTIME 類型的數據。

例子2(每日一個交易時段)：計算美國股票市場7分鐘K線。數據沿用例子1中的trade表。barMinutes = 7

OHLC = select first(price) as open, max(price) as high, min(price) as low, last(price) as close, sum(volume) as volume from trade group by symbol, dailyAlignedBar(timestamp, 09:30:00.000, barMinutes*60*1000) as barStart

例子3(每日兩個交易時段)：中國股票市場每日有兩個交易時段，上午時段為9:30至11:30，下午時段為13:00至15:00。

使用以下數據模擬：n = 1000000

date = take(2019.11.07 2019.11.08, n)

time = (09:30:00.000 + rand(2*60*60*1000, n/2)).sort!() join (13:00:00.000 + rand(2*60*60*1000, n/2)).sort!()

timestamp = concatDateTime(date, time)

price = 100+cumsum(rand(0.02, n)-0.01)

volume = rand(1000, n)

symbol = rand(`600519`000001`600000`601766, n)

trade = table(symbol, timestamp, price, volume).sortBy!(`symbol`timestamp)

undef(`date`time`timestamp`price`volume`symbol)

計算7分鐘K線：barMinutes = 7

sessionsStart=09:30:00.000 13:00:00.000

例子4(每日兩個交易時段，包含隔夜時段)：某些期貨每日有多個交易時段，且包括隔夜時段。本例中，第一個交易時段為8:45到下午13:45，另一個時段為隔夜時段，從下午15:00到第二天05:00。

使用以下數據模擬:daySession = 08:45:00.000 : 13:45:00.000

nightSession = 15:00:00.000 : 05:00:00.000

n = 1000000

timestamp = rand(concatDateTime(2019.11.06, daySession[0]) .. concatDateTime(2019.11.08, nightSession[1]), n).sort!()

price = 100+cumsum(rand(0.02, n)-0.01)

volume = rand(1000, n)

symbol = rand(`A120001`A120002`A120003`A120004, n)

trade = select * from table(symbol, timestamp, price, volume) where timestamp.time() between daySession or timestamp.time()>=nightSession[0] or timestamp.time()

undef(`timestamp`price`volume`symbol)

計算7分鐘K線：barMinutes = 7

sessionsStart = [daySession[0], nightSession[0]]

1.3 重疊K線窗口：使用wj函數

以上例子中，K線窗口均不重疊。若要計算重疊K線窗口，可以使用wj函數。使用wj函數，可對左表中的時間列，指定相對時間范圍，在右表中進行計算。

例子5 (每日兩個交易時段，重疊的K線窗口)：模擬中國股票市場數據，每5分鐘計算30分鐘K線。n = 1000000

sampleDate = 2019.11.07

symbols = `600519`000001`600000`601766

trade = table(take(sampleDate, n) as date,

(09:30:00.000 + rand(7200000, n/2)).sort!() join (13:00:00.000 + rand(7200000, n/2)).sort!() as time,

rand(symbols, n) as symbol,

100+cumsum(rand(0.02, n)-0.01) as price,

rand(1000, n) as volume)

首先根據時間來生成窗口，并且用cross join來生成股票和交易窗口的組合。barWindows = table(symbols as symbol).cj(table((09:30:00.000 + 0..23 * 300000).join(13:00:00.000 + 0..23 * 300000) as time))

然后使用wj函數計算重疊窗口的K線數據：OHLC = wj(barWindows, trade, 0:(30*60*1000),

, `symbol`time)

1.4 使用交易量劃分K線窗口

上面的例子我們均使用時間作為劃分K線窗口的維度。在實踐中，也可以使用其他維度作為劃分K線窗口的依據。譬如用累計的交易量來計算K線。

例子6 (每日兩個交易時段，使用累計的交易量計算K線)：模擬中國股票市場數據，交易量每增加10000計算K線。n = 1000000

sampleDate = 2019.11.07

symbols = `600519`000001`600000`601766

trade = table(take(sampleDate, n) as date,

(09:30:00.000 + rand(7200000, n/2)).sort!() join (13:00:00.000 + rand(7200000, n/2)).sort!() as time,

rand(symbols, n) as symbol,

100+cumsum(rand(0.02, n)-0.01) as price,

rand(1000, n) as volume)

volThreshold = 10000

select first(time) as barStart, first(price) as open, max(price) as high, min(price) as low, last(price) as close

from (select symbol, price, cumsum(volume) as cumvol from trade context by symbol)

group by symbol, bar(cumvol, volThreshold) as volBar

代碼采用了嵌套查詢的方法。子查詢為每個股票生成累計的交易量cumvol，然后在主查詢中根據累計的交易量用bar函數生成窗口。

1.5 使用MapReduce函數加速

若需從數據庫中提取較大量級的歷史數據，計算K線，然后存入數據庫，可使用DolphinDB內置的Map-Reduce函數mr進行數據的并行讀取與計算。這種方法可以顯著提高速度。

本例使用美國股票市場精確到納秒的交易數據。原始數據存于"dfs://TAQ"數據庫的"trades"表中。"dfs://TAQ"數據庫采用復合分區：基于交易日期Date的值分區與基于股票代碼Symbol的范圍分區。

(1) 將存于磁盤的原始數據表的元數據載入內存：login(`admin, `123456)

db = database("dfs://TAQ")

trades = db.loadTable("trades")

(2) 在磁盤上創建一個空的數據表，以存放計算結果。以下代碼建立一個模板表(model)，并根據此模板表的schema在數據庫"dfs://TAQ"中創建一個空的 OHLC 表以存放K線計算結果：model=select top 1 Symbol, Date, Time.second() as bar, PRICE as open, PRICE as high, PRICE as low, PRICE as close, SIZE as volume from trades where Date=2007.08.01, Symbol=`EBAY

if(existsTable("dfs://TAQ", "OHLC"))

db.dropTable("OHLC")

db.createPartitionedTable(model, `OHLC, `Date`Symbol)

(3) 使用mr函數計算K線數據，并將結果寫入 OHLC 表中：def calcOHLC(inputTable){

tmp=select first(PRICE) as open, max(PRICE) as high, min(PRICE) as low, last(PRICE) as close, sum(SIZE) as volume from inputTable where Time.second() between 09:30:00 : 15:59:59 group by Symbol, Date, 09:30:00+bar(Time.second()-09:30:00, 5*60) as bar

loadTable("dfs://TAQ", `OHLC).append!(tmp)

return tmp.size()

}

ds = sqlDS()

mr(ds, calcOHLC, +)

在以上代碼中，ds是函數sqlDS生成的一系列數據源，每個數據源代表從一個數據分區中提取的數據；自定義函數calcOHLC為Map-Reduce算法中的map函數，對每個數據源計算K線數據，并將結果寫入數據庫，返回寫入數據庫的K線數據的行數；"+"是Map-Reduce算法中的reduce函數，將所有map函數的結果，亦即寫入數據庫的K線數據的行數相加，返回寫入數據庫的K線數據總數。

2. 實時K線計算

DolphinDB database 中計算實時K線的流程如下圖所示：

DolphinDB中計算實時K線流程圖

實時數據供應商一般會提供基于Python、Java或其他常用語言的API的數據訂閱服務。本例中使用Python來模擬接收市場數據，通過DolphinDB Python API寫入流數據表中。DolphinDB的流數據時序聚合引擎(TimeSeriesAggregator)可以對實時數據按照指定的頻率與移動窗口計算K線。

本例使用的模擬實時數據源為文本文件trades.csv。該文件包含以下4列(一同給出一行樣本數據)：

以下三小節介紹實時K線計算的三個步驟：

2.1 使用 Python 接收實時數據，并寫入DolphinDB流數據表DolphinDB 中建立流數據表share streamTable(100:0, `Symbol`Datetime`Price`Volume,[SYMBOL,DATETIME,DOUBLE,INT]) as TradePython程序從數據源 trades.csv 文件中讀取數據寫入DolphinDB。

實時數據中Datetime的數據精度是秒，由于pandas DataFrame中僅能使用DateTime[64]即nanatimestamp類型，所以下列代碼在寫入前有一個數據類型轉換的過程。這個過程也適用于大多數數據需要清洗和轉換的場景。import dolphindb as ddb

import pandas as pd

import numpy as np

csv_file = "trades.csv"

csv_data = pd.read_csv(csv_file, dtype={'Symbol':str} )

csv_df = pd.DataFrame(csv_data)

s = ddb.session();

s.connect("127.0.0.1",8848,"admin","123456")

#上傳DataFrame到DolphinDB，并對Datetime字段做類型轉換

s.upload({"tmpData":csv_df})

s.run("data = select Symbol, datetime(Datetime) as Datetime, Price, Volume from tmpData")

s.run("tableInsert(Trade,data)")

2.2 實時計算K線

本例中使用時序聚合引擎createTimeSeriesAggregator函數實時計算K線數據，并將計算結果輸出到流數據表OHLC中。

實時計算K線數據，根據應用場景不同，可以分為以下2種情況：僅在每次時間窗口結束時觸發計算

時間窗口完全不重合，例如每隔5分鐘計算過去5分鐘的K線數據

時間窗口部分重合，例如每隔1分鐘計算過去5分鐘的K線數據

在每個時間窗口結束時觸發計算，同時在每個時間窗口內數據也會按照一定頻率更新

例如每隔1分鐘計算過去1分鐘的K線數據，但最近1分鐘的K線不希望等到窗口結束后再計算。希望每隔1秒鐘更新一次

下面針對上述的幾種情況分別介紹如何使用createTimeSeriesAggregator函數實時計算K線數據。請根據實際需要選擇相應場景創建時間序列聚合引擎。

2.2.1 僅在每次時間窗口結束時觸發計算

僅在每次時間窗口結束時觸發計算的情況下，又可以分為時間窗口完全不重合和部分重合兩種場景。這兩種情況可通過設定createTimeSeriesAggregator函數的windowSize參數和step參數以實現。下面具體說明。

首先定義輸出表:share streamTable(100:0, `datetime`symbol`open`high`low`close`volume,[DATETIME, SYMBOL, DOUBLE,DOUBLE,DOUBLE,DOUBLE,LONG]) as OHLC

然后根據使用場景不同，選擇以下任意一種場景創建時間序列聚合引擎。

場景一：每隔5分鐘計算一次過去5分鐘的K線數據，使用以下腳本定義時序聚合引擎，其中，windowSize參數取值與step參數取值相等tsAggrKline = createTimeSeriesAggregator(name="aggr_kline", windowSize=300, step=300, metrics=, dummyTable=Trade, outputTable=OHLC, timeColumn=`Datetime, keyColumn=`Symbol)

場景二：每隔1分鐘計算過去5分鐘的K線數據，可以使用以下腳本定義時序聚合引擎。其中，windowSize參數取值是step參數取值的倍數tsAggrKline = createTimeSeriesAggregator(name="aggr_kline", windowSize=300, step=60, metrics=, dummyTable=Trade, outputTable=OHLC, timeColumn=`Datetime, keyColumn=`Symbol)

最后，定義流數據訂閱。若此時流數據表Trade中已經有實時數據寫入，那么實時數據會馬上被訂閱并注入聚合引擎：subscribeTable(tableName="Trade", actionName="act_tsaggr", offset=0, handler=append!{tsAggrKline}, msgAsTable=true)

場景一的輸出表前5行數據：

2.2.2 在每個時間窗口結束觸發計算，同時按照一定頻率更新計算結果

以窗口時間1分鐘計算vwap價格為例，10:00更新了聚合結果以后，那么下一次更新至少要等到10:01。按照計算規則，這一分鐘內即使發生了很多交易，也不會觸發任何計算。這在很多金融交易場景中是無法接受的，希望以更高的頻率更新信息，為此引入了時序聚合引擎的updateTime參數。

updateTime參數表示計算的時間間隔，如果沒有指定updateTime，只有在每個時間窗口結束時，時間序列聚合引擎才會觸發一次計算。但如果指定了updateTime，在以下3種情況下都會觸發計算：在每個時間窗口結束時，時間序列聚合引擎會觸發一次計算

每過updateTime個時間單位，時間序列聚合引擎都會觸發一次計算

如果數據進入后超過2updateTime個時間單位(如果2updateTime不足2秒，則設置為2秒)，當前窗口中仍有未計算的數據，時間序列聚合引擎會觸發一次計算

這樣就能保證時序聚合引擎能在每個時間窗口結束觸發計算，同時在每個時間窗口內部也會按照一定頻率觸發計算。

需要說明的是，時序聚合引擎要求在使用updateTime參數時，必須使用keyedTable作為輸出表。具體原因如下：若將普通的table或streamTable作為輸出表

table與streamTable不會對重復的數據進行寫入限制，因此在數據滿足觸發updateTime的條件而還未滿足觸發step的條件時，時序聚合引擎會不斷向輸出表添加同一個time的計算結果，最終得到的輸出表就會有大量時間相同的記錄，這個結果就沒有意義。

若將keyedStreamTable作為輸出表

keyedStreamTable不允許更新歷史記錄，也不允許往表中添加key值相同的記錄。往表中添加新記錄時，系統會自動檢查新記錄的主鍵值，如果新紀錄的主鍵值與已有記錄的主鍵值重復時，新紀錄不會被寫入。在本場景下表現的結果是，在數據還沒有滿足觸發step的條件，但滿足觸發updateTime的條件時，時序聚合引擎將最近窗口的計算結果寫入到輸出表，卻因為時間相同而被禁止寫入，updateTIme參數同樣失去了意義。

使用keyedTable作為輸出表

keyedTable允許更新，往表中添加新記錄時，系統會自動檢查新記錄的主鍵值，如果新紀錄的主鍵值與已有記錄的主鍵值重復時，會更新表中對應的記錄。在本場景下表現的結果是，同一個時間計算結果可能會發生更新。在數據還沒有滿足觸發step的條件，但滿足觸發updateTime的條件時，計算結果會被修改為根據最近窗口內的數據進行計算的結果，而不是向輸出表中添加一條新的記錄。直到數據滿足觸發step的條件時，才會向輸出表中添加新的記錄。而這個結果才是我們預期想要達到的效果，因此時序聚合引擎要求在使用updateTime參數時，必須使用keyedTable作為輸出表。

例如，要計算窗口為1分鐘的K線，但最近1分鐘的K線不希望等到窗口結束后再計算。希望每隔1秒鐘都更新一次近1分鐘的K線數據。我們可以通過如下步驟實現這個場景。

首先，我們需要創建一個keyedTable作為輸出表，并將時間列和股票代碼列作為主鍵。當有新的數據注入輸出表時，如果新紀錄的時間在表中已存在，會更新表中對應時間的記錄。這樣就能保證每次查詢時每個時刻的數據是最新的。share keyedTable(`datetime`Symbol, 100:0, `datetime`Symbol`open`high`low`close`volume,[DATETIME,SYMBOL,DOUBLE,DOUBLE,DOUBLE,DOUBLE,LONG]) as OHLC請注意：在使用時序聚合引擎時將keyedTable作為輸出表，若時序聚合引擎指定了keyColumn參數，那么kyedTable需要同時將時間相關列和keyColumn列作為主鍵。

每隔1分鐘計算一次過去1分鐘的K線數據，并且每隔1秒鐘都更新一次近1分鐘的K線數據，可以使用以下腳本定義時序聚合引擎。其中，windowSize參數取值與step參數取值相等，并指定updateTime參數取值為1秒鐘，即每隔1秒種更新最近1分鐘的數據。下例中的useWindowStartTime參數則用于指定輸出表中的時間為數據窗口的起始時間。tsAggrKline = createTimeSeriesAggregator(name="aggr_kline", windowSize=60, step=60, metrics=, dummyTable=Trade, outputTable=OHLC, timeColumn=`Datetime, keyColumn=`Symbol,updateTime=1, useWindowStartTime=true)請注意，在使用時間序列聚合引擎時，windowSize必須是step的整數倍，并且step必須是updateTime的整數倍。

輸出表的前5行數據：

2.3 在Python中展示K線數據

在本例中，聚合引擎的輸出表也定義為流數據表，客戶端可以通過Python API訂閱輸出表，并將計算結果展現到Python終端。

以下代碼使用Python API訂閱實時聚合計算的輸出結果表OHLC，并將結果通過print函數打印出來。import dolphindb as ddb

import pandas as pd

import numpy as np

#設定本地端口20001用于訂閱流數據

s.enableStreaming(20001)

def handler(lst):

print(lst)

# 訂閱DolphinDB(本機8848端口)上的OHLC流數據表

s.subscribe("127.0.0.1", 8848, handler, "OHLC")

也可通過Grafana等可視化系統來連接DolphinDB database，對輸出表進行查詢并將結果以圖表方式展現。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的PHP实现量化交易,量化交易干货丨如何使用DolphinDB计算K线的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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