python中建模分析零息票收益率曲线--复利和连续复利
收益率曲线(Yield Curve)是显示一组货币和信贷风险均相同,但期限不同的债券或其他金融工具收益率的图表。纵轴代表收益率,横轴则是距离到期的时间。在此用python建模分析零息票收益率曲线,输出图表并制图。
首先要理解收益率的计算方法,然后计算出连续复利和复利。再根据计算步骤在python中编写代码建模
此为连续复利的计算

# 没有年息票的一年期以内的零息票年收益率YTM=(log(面值/价格))/期限
r1 = np.log(100/97.5)/0.25
r2 = np.log(100/94.9)/0.5
r3 = np.log(100/90)/1
print('第0.25年年息票收益率:',round(r1,5))
print('第0.5年年息票收益率:',round(r2,5))
print('第1年年息票收益率:',round(r3,5))
#每半年付息一次的有年息票的零息票年收益率YTM:零息票年收益率=[log((年息票/2+面值)/(债券价格-年息票/2*(前期价格/面值)))]/期限
#价格=(年息票/2)*e^(-r2*0.5)+(年息票/2)*e^(-r3*1)+(年息票/2+面值)*e^(-r4*1.5)
# r4=[log(104/(94-(94.9+90)/100)]/1.5
#超过一年期的零息票年收益率YTM=(面值/价格)开期限n的次方根减1
rate2 = math.pow(100 / 84.99, float(1) / float(3))-1
print(rate2)
# 96=4*(1+0.5*r2)^-1+4*(1+r3)^-1+104*(1+r4)^-1.5
r4 = np.log(104/88.604)/1.5
print('第1.5年年息票收益率:',round(r4,5))
r5 = np.log(106/(101.6-(1.849*6+88.604/104*6)))/2#np.log(106/85.394)/2
print('第2年年息票收益率:',round(r5,5))

#线性插值
#第0.75年年息票收益率:
r6 = (r2+r3)/2
print('第0.75年年息票收益率:',round(r6,5))
#第1.25年年息票收益率:
r7 = (r3+r4)/2
print('第1.25年年息票收益率:',round(r7,5))
#第1.75年年息票收益率:
r8 = (r4+r5)/2
print('第1.75年年息票收益率:',round(r8,5))
#第2.25年年息票收益率:
# r9 = 2(r5)/3 +(r'第2.75年年息票收益率')/3
# print('第2.25年年息票收益率:',round(r9,5))

1.我们需要在python中加载相应的模块来进行开发调式
import pandas as pd import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt import math import os import operator import sys#实现从程序外部向程序传递参数。 import xlrd
2.确定输入及输出的文件路径,读取文件
InputPath=sys.argv[1]#输入路径 OutputPath=sys.argv[2]#输出路径 filePath = InputPath#处理的文件为在输入路径中读取的文件
3.明确表中的字段,定义两个空字典输出计算的数值

上表为输入表,根据表中的字段来计算收益率,Period为付息频率,我们需要取CouponFrequency中的最大值来进行计算
df = pd.read_excel(filePath)
bondsCount = df.shape[0]
dicE4Calc = {}#定义一个空的价格比计算表。价格/面值
dicResult = {}#定义一个空的结果表
Period = 1 / df['CouponFrequency'].max()#步长为0.5
4.定义一个价格合计,根据这个合计来进行迭代计算
def getPreSum(pCoupon, targetTerm, startTerm):#前期价格合计
sum = 0
p = startTerm
while (p < targetTerm):#要小于目标的期限
sum += dicE4Calc[str(p)] * pCoupon
p += Period#期限以0.5递增
return sum#返回的是新计算出来的价格
5.定义线性插值法计算,利用前后两期数据可以求出中间的值
def LinearInterpolation(pCoupon, targetTerm, interval):#线性插值法利用中位数求利率
sum = 0
p = interval
while p < targetTerm:
if str(p) not in dicResult:#结果表中没有的数据,left为前面一期,right为后面一期
r_Left = str(p - interval)
r_Right = str(p + interval)
if r_Left in dicResult and r_Right in dicResult:#结果表中有前后的数据就用插值法计算
r = (dicResult[r_Left] + dicResult[r_Right]) / 2
elif r_Left in dicResult and r_Right not in dicResult:#有前面的数据没有后面的数据
r_Left2 = str(p - interval - interval)#left为前2期
r = dicResult[r_Left2] + (dicResult[r_Left] - dicResult[r_Left2]) / (interval) * (p - float(r_Left2))
dicResult[str(p)] = r
dicE4Calc[str(p)] = pow(math.e, -r * p)#e的(-r*p)次方
p += interval
6.读取表格
df['Coupon']=df['Coupon'].fillna(0)#若Coupon为空值则填充为0
for i in range(bondsCount):#读取表格中对应的列
FaceValue = df.loc[i, 'FaceValue']
Price = df.loc[i, 'Price']
Term = df.loc[i, 'Term_Y']
Coupon = df.loc[i, 'Coupon']
CouponFrequency = df.loc[i, 'CouponFrequency']
YTM = 0
e4Calc = 0
7.计算有年息和无年息的收益率
if Coupon == 0:
e4Calc = Price / FaceValue
YTM = math.log(FaceValue / Price) / Term
else:#有息票的计算
PeriodCoupon = Coupon * Period#年息票的0.5
if Term % Period == 0:#从0.5年开始
LinearInterpolation(PeriodCoupon, Term, Period)
e4Calc = (Price - getPreSum(PeriodCoupon, Term, Period)) / (FaceValue + PeriodCoupon)
else:#不是从0.5开始,需要在起始日期以0.5年递增
LinearInterpolation(PeriodCoupon, Term, Term % Period)
e4Calc = (Price - getPreSum(PeriodCoupon, Term, Term % Period)) / (FaceValue + PeriodCoupon)
YTM = math.log(1 / e4Calc) / Term
dicE4Calc[str(Term)] = e4Calc
dicResult[str(Term)] = round(YTM, 9)
8.把计算结果写到输出表中
sorted_dicResult = sorted(dicResult.items(),key =operator.itemgetter(0))#把求出的收益率按期限排序,把字典转为列表
# print(dicResult)
print(sorted_dicResult)
Term = [i[0] for i in sorted_dicResult ]#遍历列表中的期限
Yield = [i[1] for i in sorted_dicResult ]#遍历列表中的
data={"Term":Term,"Yield":Yield}
columns=['Term','Yield']
df=pd.DataFrame(data=data,columns=columns)
df['TermBase']='Y'
df = df.set_index("TermBase")
df.to_excel(OutputPath,sheet_name='OutPut')
print(df)
9.绘制出收益率曲线图
x = Term
y = Yield
plt.plot(x,y)
plt.xlabel('CouponFrequency')#期限
plt.ylabel('YTM')#收益率
plt.title('Zero coupon yield curve')#命名
plt.show()
最终结果如下:

复利的计算也类似,完整代码如下:

#复利计算
import pandas as pd
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
import math
import os
import operator
import sys
import xlrd
from openpyxl import Workbook
from openpyxl import load_workbook
from openpyxl.utils import get_column_letter
from openpyxl.compat import range
InputPath=sys.argv[1]
OutputPath=sys.argv[2]
print(InputPath)
print(OutputPath)
filePath = InputPath
df = pd.read_excel(filePath)
bondsCount = df.shape[0]
dicE4Calc = {}
dicResult = {}
Period = 0.5
def getPreSum(pCoupon, targetTerm, startTerm):
sum = 0
p = startTerm
while (p < targetTerm):
sum += dicE4Calc[str(p)] * pCoupon
p += Period
return sum
def LinearInterpolation(pCoupon, targetTerm, interval):
sum = 0
p = interval
while p < targetTerm:
if str(p) not in dicResult:
r_Left = str(p - interval)
r_Right = str(p + interval)
if r_Left in dicResult and r_Right in dicResult:
r = (dicResult[r_Left] + dicResult[r_Right]) / 2
elif r_Left in dicResult and r_Right not in dicResult:
r_Left2 = str(p - interval - interval)
r = dicResult[r_Left2] + (dicResult[r_Left] - dicResult[r_Left2]) / (interval) * (p - float(r_Left2))
dicResult[str(p)] = r
dicE4Calc[str(p)] = pow(math.e, -r * p)
p += interval
Period = 1 / df['CouponFrequency'].max()
df['Coupon']=df['Coupon'].fillna(0)
for i in range(bondsCount):
FaceValue = df.loc[i, 'FaceValue']
Price = df.loc[i, 'Price']
Term = df.loc[i, 'Term_Y']
Coupon = df.loc[i, 'Coupon']
CouponFrequency = df.loc[i, 'CouponFrequency']
YTM = 0
e4Calc = 0
if Coupon == 0:
e4Calc = Price / FaceValue
YTM = pow(FaceValue / Price,1/ Term) -1
else:
PeriodCoupon = Coupon * Period
if Term % Period == 0:
LinearInterpolation(PeriodCoupon, Term, Period)
e4Calc = (Price - getPreSum(PeriodCoupon, Term, Period)) / (FaceValue + PeriodCoupon)
else:
LinearInterpolation(PeriodCoupon, Term, Term % Period)
e4Calc = (Price - getPreSum(PeriodCoupon, Term, Term % Period)) / (FaceValue + PeriodCoupon)
YTM = pow(1 / e4Calc,1/ Term) - 1
dicE4Calc[str(Term)] = e4Calc
dicResult[str(Term)] = round(YTM, 9)
# print(dicE4Calc)
# print(dicResult)
sorted_dicResult = sorted(dicResult.items(),key =operator.itemgetter(0))
# print(dicResult)
print(sorted_dicResult)
Term = [i[0] for i in sorted_dicResult ]
Yield = [i[1] for i in sorted_dicResult ]
data={"Term":Term,"Yield":Yield}
columns=['Term','Yield']
df=pd.DataFrame(data=data,columns=columns)
df['TermBase']='Y'
df = df.set_index("TermBase")
df.to_excel(OutputPath,sheet_name='OutPut')
print(df)
x = Term
y = Yield
plt.plot(x,y)
plt.xlabel('CouponFrequency')
plt.ylabel('YTM')
plt.title('Zero coupon yield curve')
plt.show()
python中建模分析零息票收益率曲线--复利和连续复利的更多相关文章
- Python中利用LSTM模型进行时间序列预测分析
时间序列模型 时间序列预测分析就是利用过去一段时间内某事件时间的特征来预测未来一段时间内该事件的特征.这是一类相对比较复杂的预测建模问题,和回归分析模型的预测不同,时间序列模型是依赖于事件发生的先后顺 ...
- Python中if __name__=="__main__" 语句在调用多进程Process过程中的作用分析
2018年2月27日 于创B515 引言 最近准备学习一下如何使用Python中的多进程.在翻看相关书籍.网上资料时发现所有代码都含有if __name__=="__main__" ...
- 《构建之法》教学笔记——Python中的效能分析与几个问题
<构建之法:现代软件工程>中第2章对效能分析进行了介绍,基于的工具是VSTS.由于我教授的学生中只有部分同学选修了C#,若采用书中例子讲解,学生可能理解起来比较困难.不过所有这些学生都学习 ...
- Python中方法的缺省参数问题分析
引言: 在Python中可以缺省给方法制定缺省值,但是这个缺省值在某些情况下确是和我们预期不太一致的-... 这个诡异的问题,曾经困然了我几天时间,才最终定位出来-.. 测试代码 from datet ...
- Python中的单继承与多继承实例分析
Python中的单继承与多继承实例分析 本文实例讲述了Python中的单继承与多继承.分享给大家供大家参考,具体如下: 单继承 一.介绍 Python 同样支持类的继承,如果一种语言不支持继承,类就没 ...
- 分析Python中解析构建数据知识
分析Python中解析构建数据知识 Python 可以通过各种库去解析我们常见的数据.其中 csv 文件以纯文本形式存储表格数据,以某字符作为分隔值,通常为逗号:xml 可拓展标记语言,很像超文本标记 ...
- Python中的浮点数原理与运算分析
Python中的浮点数原理与运算分析 本文实例讲述了Python中的浮点数原理与运算.分享给大家供大家参考,具体如下: 先看一个违反直觉的例子: >>> s = 0. > ...
- 第8.23节 Python中使用sort/sorted排序与“富比较”方法的关系分析
一. 引言 <第8.21节 Python中__lt__.gt__等 "富比较"("rich comparison")方法用途探究>和<第8.2 ...
- python中xrange用法分析
本文实例讲述了python中xrange用法.分享给大家供大家参考.具体如下: 先来看如下示例: >>> x=xrange(0,8) >>> print x xra ...
随机推荐
- CodeForces - 1015 D.Walking Between Houses
Description Natasha is planning an expedition to Mars for nn people. One of the important tasks is t ...
- LeetCode 46 全排列
题目: 给定一个没有重复数字的序列,返回其所有可能的全排列. 示例: 输入: [1,2,3] 输出: [ [1,2,3], [1,3,2], [2,1,3], [2,3,1], [3,1,2], [3 ...
- C语言打印杨辉三角(2种方法)
杨辉三角是我们从初中就知道的,现在,让我们用C语言将它在计算机上显示出来. 在初中,我们就知道,杨辉三角的两个腰边的数都是1,其它位置的数都是上顶上两个数之和.这就是我们用C语言写杨辉三角的关键之一. ...
- Python基础02_基本数据类型_以及while
基本数据类型: 字符串: 字符串可以相加, 表示连接; 可以将字符串乘以某个数,表示将此字符串复制多少次. 数: 数的加减乘除取余等. 需要注意的是两个乘号**和两个除号/ / python2中的除法 ...
- python自学第11天-单线程并发、迭代器,序列化,获取路径
单线程并发 import time def consumer(name): print("%s 准备吃包子了"%name) while True: baozi=yield#变成一个 ...
- nginx 504 Gateway Time-out
#设定http服务器 http { include mime.types; #文件扩展名与文件类型映射表 default_type application/octet-stream; #默认文件类型 ...
- java001单词拼写
System.out.printIn("string"); 报错: 百度大神指点,是小写的l而不是大写的I,应该为 System.out.println("Hello S ...
- pycharm 的调试模式 MAC版
进入调试模式 运行和调试快捷键 control +R 运行程序 control +alt +R 快速选择运行/调试配置并运行或编辑它 command +R 重新运行 control +R 重复执行相同 ...
- 关于delete和delete[]的区别
在C++动态内存分配中我们常用到new和delete两种操作,new用来申请内存,delete用来释放内存.那么问题来了,我们应该用delete来释放内存还是用delete[]来释放内存呢? 为了得到 ...
- linux基础之用户登录信息查看命令
用户登录信息查看命令 1.who命令 同一个账号通过不同终端登录也属于不同的登录信息,这里不同的终端包含虚拟终端和模拟终端,因为一个用户通过一个终端登录属于一个session 基本介绍 打印当前系统上 ...