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pandas_ta를 적용한 통계적 인덱스 지표

Statistics related graph code

The following graphs are the codes for the figures included in Chapter 4 of the e-book Statistics with Python.

import numpy as np 
import pandas as pd
from scipy import stats
from sklearn.preprocessing import StandardScaler
import yfinance as yf
import matplotlib.pyplot as plt
import seaborn as sns
sns.set_style("darkgrid")
# fig 421
st=pd.Timestamp(2022,12, 1)
et=pd.Timestamp(2023, 4, 1)
da=yf.download("^DJI", st, et)
pop=(da['Close']-da['Open'])/da['Open']*100
pop.columns=['change']
pop.index=pd.DatetimeIndex(pop.index.date)
xBar=np.array([])
for i in range(20):
    x=pop.sample(5, replace=False, random_state=i)
    xBar=np.append(xBar, x.mean())

xBar2=np.array([])
for i in range(100):
    x=pop.sample(5, replace=False, random_state=i)
    xBar2=np.append(xBar2, x.mean())

plt.figure(figsize=(7, 3))
plt.subplot(1,2,1)
plt.hist(xBar, 10, rwidth=0.8, color="blue", label="n=20")
plt.axvline(-0.18, 0, 0.9, color="red", label=f"m={xBar.mean().round(2)}")
plt.xlabel("x\n(a)", weight="bold")
plt.ylabel("frequency", weight="bold")
plt.legend(loc='upper left')
plt.subplot(1,2,2)
plt.hist(xBar2, 10, rwidth=0.8, color="green", label="n=100")
plt.axvline(0, 0,0.9, color="red", label=f"m={xBar2.mean().round(2)}")
plt.xlabel("x\n(b)", weight="bold")
plt.legend(loc='best')
plt.show()
#fig422  
st=pd.Timestamp(2024,4, 1)
et=pd.Timestamp(2024, 5, 30)
da=yf.download("DX-Y.NYB", st, et)['Close']
da.columns=["D_index"]
da.index=range(len(da))
sample=np.array([])
for i in range(1000):
    x=da.sample(5, random_state=i)
    sample=np.append(sample, x.mean())
print(sample[:10].round(2))
s=np.reshape(sample,(-1,1))
scaler=StandardScaler().fit(s)
s_n=scaler.transform(s)
xbar, xs=s_n.mean(), s_n.std()

fig, ax=plt.subplots(figsize=(4,3))
ax.hist(s_n, bins=15, rwidth=0.9, color="g", alpha=0.3, label="histogram")
ax.set_xlabel("x")
ax.set_ylabel("frequency", color="g")
ax2=plt.twinx()
s_n2=np.sort(s_n, axis=0)
ax2.plot(s_n2, stats.norm.pdf(s_n2), color="b", label="N(0, 1)")
ax2.set_ylabel("pdf", color="b")
ax.legend(loc=(0.6, 0.8), frameon=False)
ax2.legend(loc=(0.6, 0.7), frameon=False)
plt.show()
#fig431
x=np.linspace(-3, 3, 1000)
plt.figure(figsize=(4,3))
plt.plot(x, stats.norm.pdf(x), color="g", label="N(0,1)")
x1=np.linspace(-1.96, 1.96, 100)
plt.fill_between(x1, stats.norm.pdf(x1), color="brown", alpha=0.3, label="p=0.95")
x2=np.linspace(-3, -1.96, 50)
plt.fill_between(x2, stats.norm.pdf(x2), color="blue", alpha=0.3, label=r"$\frac{\alpha}{2}$=0.025")
x3=np.linspace(1.96, 3, 50)
plt.fill_between(x3, stats.norm.pdf(x3), color="blue", alpha=0.3)
plt.text(-0.8, 0.15,"confidence\n Interval\n"+r"1-$\alpha$=0.95", color="r")
plt.legend(loc="upper right", frameon=False)
plt.xlabel("x")
plt.ylabel("PDF")
plt.show()
#fig 442
st=pd.Timestamp(2024, 2, 1)
et=pd.Timestamp(2024, 5, 30)
da=yf.download('^IXIC', st, et)["Close"]
da=da.dropna()
da1=da.iloc[:,0].pct_change()[1:]*100
da1.index=range(len(da1))
sample=np.array([da1.sample(n=10, replace=False, random_state=i).mean() for i in range(1000)])
scal=StandardScaler().fit(sample.reshape(-1,1))
d=scal.transform(sample.reshape(-1,1))
fig, ax=plt.subplots(figsize=(4, 3))
ax.hist(d, bins=15, color="g", alpha=0.3, label="histogram")
ax.set_xlabel("d")
ax.set_ylabel("frequency", color="g")
ax2=ax.twinx()
d1=np.sort(d, axis=0)
ax2.plot(d1, stats.norm.pdf(d1), color="b", label="N(0, 1)")
ax2.set_ylabel("pdf", color="b")
ax.legend(loc=(0.6, 0.8), frameon=False)
ax2.legend(loc=(0.6, 0.73), frameon=False)
plt.show()
#fig443, fig 442 데이터 적용
mu=da1.mean()
std=da1.std()
CI=stats.norm.interval(0.95)
mu_pop1=scal.transform(np.array(mu).reshape(-1,1))
CP_one=stats.norm.ppf(1-0.05)

fig, (ax1,ax3)=plt.subplots(nrows=1, ncols=2, figsize=(8, 3))
d2=np.sort(np.ravel(d))
p=stats.norm.pdf(d2)
x_two=d2[np.where((d2>=CI[0] )&(d2<=CI[1]))[0]]
p_two=stats.norm.pdf(x_two)
x_one=d2[np.where(d2<=CP_one)[0]]
p_one=stats.norm.pdf(x_one)
ax1.plot(d2, p, color="g", label="N(0,1)")
ax1.vlines(mu_pop1, 0, 0.4, ls="--", color="r", label=r"$\mu_{pop}$")
ax1.fill_between(x_two, p_two, color="brown", alpha=0.3, label=r"CI, 1-$\alpha$")
ax1.set_xlabel("x\n(a) two side")
ax1.set_ylabel("pdf")
ax1.legend(loc="upper left", frameon=False)
ax1.text(-1, 0.1, f"{np.round(CI, 2)}", color="brown")
ax3.plot(d2, p, color="g", label=f"N(0, 1)")
ax3.vlines(mu_pop1, 0, 0.4, ls="--", color="r", label=r"$\mu_{pop}$")
ax3.fill_between(x_one, p_one, color="brown", alpha=0.3, label=r"CI, 1-$\alpha$")
ax3.set_xlabel("x\n(b) one side")
ax3.legend(loc="upper left", frameon=False)
ax3.text(-0.6, 0.1, f"(oo, {round(CP_one,2)}]", color="brown")
plt.show()

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