(11-5）基于深度强化学习的量化交易Agent]：回测交易策略

10.6  回测交易策略

回测在评估交易策略绩效方面至关重要，自动化的回测工具因减少人为错误的风险而备受青睐。通常我们使用Quantopian的pyfolio包进行回测，该工具易于使用，提供了各种独立图表，全面展示了交易策略的绩效情况。

10.6.1  回测统计

在量化金融领域，回测统计通常是指通过回测得到的统计数据，用于评估和比较交易策略的性能。这些统计数据可能包括年化收益率、累积收益、年化波动率、夏普比率、卡玛比率等，提供了对策略在历史数据上表现的全面评估。

（1）使用库Pyfolio中的timeseries模块，将由DRL策略生成的每日收益转换为Pyfolio时间序列对象。接着，通过perf_stats函数计算了该策略的各项绩效指标，包括年化收益率、波动率、夏普比率等。最终，将这些绩效指标存储在perf_stats_all变量中。这有助于对策略的整体表现进行全面的量化评估。

from pyfolio import timeseries
DRL_strat = convert_daily_return_to_pyfolio_ts(df_daily_return)
perf_func = timeseries.perf_stats 
perf_stats_all = perf_func( returns=DRL_strat, 
                              factor_returns=DRL_strat, 
                                positions=None, transactions=None, turnover_denom="AGB")

（2）打印输出DRL策略的绩效统计信息，包括年化收益率、波动率、夏普比率等指标。通过查看这些统计数据，可以更全面地了解和评估策略的表现。

print("==============DRL Strategy Stats===========")
perf_stats_all

执行后会输出：

==============DRL Strategy Stats===========
Annual return          0.261142
Cumulative returns     0.363804
Annual volatility      0.133302
Sharpe ratio           1.807816
Calmar ratio           3.317809
Stability              0.906206
Max drawdown          -0.078709
Omega ratio            1.350606
Sortino ratio          2.736355
Skew                  -0.183264
Kurtosis               1.132931
Tail ratio             1.065654
Daily value at risk   -0.015838
Alpha                  0.000000
Beta                   1.000000
dtype: float64

上面输出的是DRL策略的绩效统计信息，包括年化收益率（Annual return）、累积收益率（Cumulative returns）、年化波动率（Annual volatility）、夏普比率（Sharpe ratio）等指标。这些统计数据提供了对策略表现的全面了解。在这里，年化收益率为0.2611，夏普比率为1.8078，最大回撤为-0.0787等。这些指标有助于评估策略的风险和收益特性。

（3）下面的代码用于获取基准（baseline）的绩效统计信息。基准使用了道琼斯工业平均指数（^DJI），并计算了相应的绩效指标，包括年化收益率、累积收益率、年化波动率、夏普比率等。这些基准统计信息可用于与DRL策略的表现进行比较，帮助评估策略的相对优劣。

print("==============Get Baseline Stats===========")
baseline_df = get_baseline(
        ticker="^DJI", 
        start = df_daily_return.loc[0,'date'],
        end = df_daily_return.loc[len(df_daily_return)-1,'date'])

stats = backtest_stats(baseline_df, value_col_name = 'close')

执行后会输出：

==============Get Baseline Stats===========
[*********************100%***********************]  1 of 1 completed
Shape of DataFrame:  (336, 8)
Annual return          0.279047
Cumulative returns     0.388402
Annual volatility      0.139129
Sharpe ratio           1.844560
Calmar ratio           3.124551
Stability              0.918675
Max drawdown          -0.089308
Omega ratio            1.358960
Sortino ratio          2.734872
Skew                        NaN
Kurtosis                    NaN
Tail ratio             1.052781
Daily value at risk   -0.016510
dtype: float64

上面的输出结果展示了基准（道琼斯工业平均指数）的绩效统计信息，基准的绩效指标包括年化收益率、累积收益率、年化波动率、夏普比率等。通过与DRL策略的统计信息比较，可以更全面地评估策略相对于基准的优劣表现。

10.6.2  回测结果可视化

通过绘制回测结果的可视化图来分析交易策略的性能，这些可视化图通常包括策略资产价值随时间的变化、策略每日收益率、基准（如道琼斯工业平均指数）的表现等，有助于更直观地理解策略的优势和劣势。

在下面的代码中，使用库Pyfolio生成完整的策略分析图表（tear sheet）。首先，通过 get_baseline 函数获取道琼斯指数作为基准的日线数据，然后计算基准的每日收益率。接着，使用 Pyfolio中的函数create_full_tear_sheet生成策略分析图表，其中参数returns传入了 DRL 策略的每日收益率，而参数benchmark_rets传入了基准的每日收益率。

import pyfolio
%matplotlib inline

baseline_df = get_baseline(
        ticker='^DJI', start=df_daily_return.loc[0,'date'], end='2021-10-01'
    )

baseline_returns = get_daily_return(baseline_df, value_col_name="close")

with pyfolio.plotting.plotting_context(font_scale=1.1):
        pyfolio.create_full_tear_sheet(returns = DRL_strat,
                                       benchmark_rets=baseline_returns, set_context=False)

执行后会输出提供了策略回测的多个性能指标，其中包括：

1. Annual return（年化收益）：26.114%
2. Cumulative returns（累积收益）：36.38%
3. Annual volatility（年化波动率）：13.33%
4. Sharpe ratio（夏普比率）：1.81
5. Calmar ratio（卡玛比率）：3.32
6. Stability（稳定性）：0.91
7. Max drawdown（最大回撤）：-7.871%
8. Omega ratio（欧米茄比率）：1.35
9. Sortino ratio（索提诺比率）：2.74
10. Skew（偏度）：-0.18
11. Kurtosis（峰度）：1.13
12. Tail ratio（尾部比率）：1.07
13. Daily value at risk（每日风险值）：-1.584%
14. Alpha（阿尔法）：0.00
15. Beta（贝塔）：0.94

并绘制对应的一系列可视化图，如图1-8所示。

图1-8  回测结果的可视化图

这些指标反映了当前策略在回测期间的收益、波动性、风险调整后的绩效等多个方面信息，其中夏普比率、卡玛比率、索提诺比率等是衡量策略风险调整后收益的重要指标，而最大回撤则是衡量策略可能面临的最大损失。

另外还输出了有关最差回撤期间和压力测试的详细信息：

Worst drawdown periods	Net drawdown in %	Peak date	Valley date	Recovery date	Duration
0	7.87	2020-09-02	2020-10-28	2020-10-09	49
1	5.17	2021-08-16	2021-09-30	NaT	NaN
2	4.06	2021-05-10	2021-06-18	2021-010-02	40
3	3.52	2021-02-24	2021-03-04	2021-03-10	11
4	3.40	2021-01-20	2021-01-29	2021-02-05	13
Stress Events	mean	min	max
New Normal	0.10%	-3.32%	3.32%

在上面的输出中，对最差回撤期间信息的具体说明如下所示。

1. 第一个最差回撤期间：7.87%，起始于2020年9月2日，峰值日期为2020年10月28日，谷底日期为2020年11月9日，恢复日期为2020年11月9日，时长为49天。
2. 第二个最差回撤期间：5.17%，起始于2021年8月16日，峰值日期为2021年9月30日，无法确定恢复日期，时长未知。
3. 第三个最差回撤期间：4.06%，起始于2021年5月10日，峰值日期为2021年6月18日，恢复日期为2021年7月2日，时长为40天。
4. 第四个最差回撤期间：3.52%，起始于2021年2月24日，峰值日期为2021年3月4日，恢复日期为2021年3月10日，时长为11天。
5. 第五个最差回撤期间：3.40%，起始于2021年1月20日，峰值日期为2021年1月29日，恢复日期为2021年2月5日，时长为13天。

在上面的输出中，对压力测试（Stress Events）的具体说明如下所示。

1. New Normal：压力测试的平均值为0.10%，最小值为-3.32%，最大值为3.32%。这些值反映了在“新常态”下的策略性能，涵盖了不同市场情况下的表现。