最优投资组合实验

《证券投资分析》上机实验

上机实验要求：

第6,8,10,12周星期三1,2节实验课，共分为四项上机实验项目，上机完成实验内容；

具体内容与步骤：

（一）数据收集：3-5项股票的价格，上证指数（至少1年时间跨度），K线图，上市公司财务数据

中国股市股票组合的适宜规模为5-10种股票

为了达到组合风险充分分散的目的，随机股票组合大致需要9-13只股票，但是不同行业的股票组合只需要5-8只股票 股票价格数据预处理与收益率的统计量的计算

1 极端值的控制 2 缺损值的处理 3 周收益率的计算

使用下面公式对原始数据进行处理：

rit

(PitPi(t1))Dit

Pi(t1)

其中：rit为资产i在第t期的收益率；Pit、Pi(t1)分别为资产i在第t、t-1期的期末价格；Dit为资产i在第t期的红利；t1,2,,T。 rj

sj1sj

sj

其中，sj为上周末股价，sj1为本周末股价 4各投资项目的数据特征

运用MATLAB或者Excel软件中的mean(x)函数、std(x)函数和corrcoef(x)函数分别计算上面股票中的单项收益率期望值、单项收益率标准差以及各项目之间的相关系数

上市公司评价数据预处理 1 极端值的控制

所有上市公司所出的经营环境不尽相同，影响上市公司的基本素质、财务状况的不确定性因素也各有不同，如，地理位置、政府干预、生态环境等不确定因素。为了避免这些不利因素的影响，所有上市公司的评价指标X服从正态分布。 2 剔除不可比行业因素的影响

因为上市公司各种行业都有，由于行业性质不同，导致了各种行业的财务指标也存在不同的特点，因此需要剔除行业之间不可比因素对财务指标的影响。

Xijk可以剔除行业之间的不可比因素，通过Xij其中Xij表示第i家上市公

司第j项财务指标的观测值，k是各上市公司第j项财务指标的均值。 3 指标同向化处理

完成了上述步骤后，还要对适度指标和逆指标进行处理。将逆指标转化为正指标，其转换方法如下：

正向指标按下列公式变换：

Xij

XijX(j)minX(j)maxX(j)min

逆向指标按下列公式变换：

Xij

X(j)maxXijX(j)maxX(j)min

适度指标则按下列公式转换：

L1jXij

1 当XijL1jMAXL1jX(j)min,X(j)maxL2j



1 当L1jXijL2j Xij



XijL2j

 当XijL2j1

MAXL1jX(j)min,X(j)maxL2j

其中X(j)maxmax(Xij)，X(j)minmin(Xij)，经过上述转换，所有指标都被

总是越大越好，即越接近1越好。 压缩在区间[0，1]之内，而且Xij

财务指标中，适度指标有资产负债率、流动比率、速动比率、股东权益比率共4个，其余都是正指标，不存在逆指标。

根据国际惯例，资产负债率、流动比率、速动比率、股东权益比率的适度值分别为60%、200%、100%、50%。

4将数据进行标准化处理，消除指标量纲和数量级的影响。

（二）上市公司财务数据的因子分析和聚类分析

利用SPSS，SAS等统计软件上机实验，保存实验结果

（三）股票价格和上证指数的相关分析和回归分析 利用SPSS，SAS等统计软件上机实验，保存实验结果

（四）最优投资组合的求解和投资组合风险VaR值

运用MATLAB或者Excel软件中的规划求解计算上面股票中的最优投资组合（风险最小或者收益最大）

《证券投资分析》实验项目（一）：

证券与证券价值分析（一）——证券与证券市场分析

【实验目的】

通过实验，使学生了解证券，证券的种类，证券市场，证券机构，证券的发行与交易，证券投资分析，证券投资理论等基本概念。 【实验条件】

1、个人计算机一台，预装Windows操作系统和浏览器； 2、计算机通过局域网形式接入互联网； 3、安装财经软件。 【知识准备】

理论知识：证券，证券的种类，证券市场，证券机构，证券的发行与交易，证券投资分析，证券投资理论等理论。

参考资料：课本第一章，6份专题一证券学电子版补充材料。 【实验项目内容】

1.安装财经软件或者浏览财经网站分别了解以下信息：

（1）证券种类：国债，公司债券，股票，基金，金融衍生产品，期权，期货； （2）证券市场：证券发行市场，证券交易市场，证券交易所，场外市场；

（3）股票价格指数：沪指，深指，香港恒生指数，日经指数，道琼斯指数，标准普尔指数，纳斯达克；

（4）证券主体：上市公司，银行，投资银行，证券公司，券商，基金公司，信托公司； 2.根据上述内容请举出你了解到的详例，下载相关数据。 【实验项目步骤与结果】 【实验项目结论与心得】 【注】

1. 学生根据实验内容进行上机实验，记录实验步骤，过程，实验结果，实验数据，编写的

程序等，从而完成实验报告；

2. 如果有电子版的实验数据或者编写的程序需提交电子版的文件，并在课程报告中注明即

可。

《证券投资分析》实验项目（二）：

证券与证券价值分析（二）——证券价值分析

【实验目的】

通过实验，使学生理解证券价值分析模型，进行证券价值分析计算。

【实验条件】

1、个人计算机一台，预装Windows操作系统和浏览器； 2、计算机通过局域网形式接入互联网； 3、安装财经软件。 【知识准备】

理论知识：债券估值模型，股票估值模型，期权定价模型等理论。 参考资料：课本第二章，6份专题二证券估值分析电子版补充材料。 【实验项目内容】

利用matlab软件进行证券价值分析： 1.固定收益证券的估值计算； 2.股票的估值计算； 3.衍生证券的估值计算。

【实验项目步骤与结果】 【实验项目结论与心得】 【注】

1.学生根据实验内容进行上机实验，记录实验步骤，过程，实验结果，实验数据，编写的程序等，从而完成实验报告；

2.如果有电子版的实验数据或者编写的程序需提交电子版的文件，并在课程报告中注明即可。

1． 利用matlab软件进行利率的期限结构计算：

（1） 计算利率的期限结构； （2） 计算特定时间利率

1． 理解证券的价值分析：债券估值分析，股票估值分析，衍生产品的估植分析； 2． 掌握利率的期限结构：计算利率的期限结构，计算特定时间利率。

第1章MATLAB运行环境及金融运用 1.1MATLAB介绍 1.1.1MATLAB的产生背景 1.1.2MATLAB语言的优点 1.1.3MATLAB金融工具箱的介绍 1.2MATLAB在金融领域的应用 1.2.1建模预测新兴市场的金融危机 1.2.2建立和验证新的期权定价模型 1.2.3MathWorks公司的金融业主要客户 思考题

第2章MATLAB数值计算初步 2.1变量与常量 2.1.1数字变量 2.1.2字符串操作

2.1.3单元型变量与结构变量 2.2矩阵及向量运算 2.2.1矩阵生成 2.2.2向量运算 2.2.3矩阵运算 2.3插值与拟合 2.3.1一维插值 2.3.2样条插值 2.3.3Hermite插值 2.4符号计算

2.5MATLAB编程基本知识 2.5.1脚本文件与函数文件 2.5.2编程注意事项 2.5.3程序排版格式 思考题

第3章金融时间序列数据分析 3.1MATLAB中时间序列变量的创立 3.1.1时间序列数组的创立和数据文件的读取 3.1.2时间序列数组运算 3.2金融时间序列的统计特征 3.2.1相关系数和偏相关系数 3.2.2金融时间序列界面功能介绍 3.3时间序列模型 3.3.1时间序列模型介绍 3.3.2时间序列模型估计

3.3.3ARX与ARMAX模型的估计 3.4GARCH模型参数估计 3.4.1GARCH{模型介绍 3.4.2GARCH(P,Q)模型参数估计 思考题

第4章固定收益证券计算 4.1固定收益证券基本概念 4.1.1美国的固定收益证券种类 4.1.2固定收益证券相关概念 4.1.3常见应计期间计算方法 4.1.4美国国债报价方式

4.1.5绝对利差、静态利差(StaticSpread)和期权调整后利差(OptionAdoustedSpread，OAS) 4.2现金流计算函数 4.2.1固定收益证券基本概念

4.2.2现金流基本计算 4.2.3计算复杂形式现金流 4.2.4短期债券回购计算 4.2.5对美国短期债券进行定价 4.2.6国库券收益

4.2.7可转让定期存单(CD)定价 4.2.8可转换债券定价 4.2.9固定收益久期与凸度 4.3利率期限结构 4.3.1计算利率期限结构 4.3.2计算特定时间利率 思考题

第5章资产组合计算 5.1资产组合基本原理

5.1.1收益率序列与价格序列间的转换 5.1.2协方差矩阵与相关系数矩阵间的转换 5.1.3资产组合收益率与方差 5.1.4资产组合VaR(ValueAtRisk) 5.2资产组合有效前沿

5.2.1两种风险资产组合收益期望与方差 5.2.2均值方差有效前沿

5.2.3带约束条件资产组合有效前沿

5.2.4考虑无风险资产及借贷情况下的资产配置5.2.5线性规划求解资产组合问题 思考题

第6章金融衍生品计算 6.1金融衍生产品种类 6.2欧式期权计算 6.2.1Black-Scholes方程 6.2.2欧式期权价格函数 6.2.3欧式期权希腊字母 6.2.4期货期权定价函数 6.3衍生产品定价数值解 6.3.1CRR二叉树模型 6.3.2EQP型二叉树模型 6.3.3二叉树定价函数 6.4证券类衍生产品定价函数 6.4.1标的资产输入格式 6.4.2证券类衍生产品二叉树建立 6.4.3证券类衍生产品定价函数介绍 6.4.4证券类衍生产品输入格式 6.4.5证券类衍生产品定价函数 6.5利率类衍生产品定价函数 6.5.1利率类衍生产品介绍

6.5.2利率模型介绍

6.5.3利率类衍生产品输入格式 6.5.4利率树时间格式

6.5.5说明利率期限结构函数 6.5.6建立利率树 6.5.7利率产品定价 思考题

第7章有限差分法定价 7.1有限差分法基本原理 7.2有限差分求解方法 7.2.1显示法求解欧式看跌期权 7.2.2显示法求解美式看跌期权 7.2.3隐式法求解欧式看跌期权 7.2.4隐式法求解美式看跌期权

7.2.5Crank-Nicolson法求解欧式障碍期权 思考题

第8章蒙特卡洛模拟金融衍生产品定价 8.1随机模拟基本原理 8.1.1随机数生成函数 8.1.2生成正态分布随机数 8.1.3特定分布随机数发生器 8.1.4蒙特卡洛模拟方差削减技术 8.1.5随机模拟控制变量技术 8.2蒙特卡洛方法模拟期权定价 8.2.1蒙特卡洛方法模拟欧式期权定价 8.2.2蒙特卡洛方法模拟障碍期权定价 8.2.3蒙特卡洛方法模拟亚式期权定价 8.2.4蒙特卡洛模拟经验等价鞅测度 思考题

第9章金融数据可视化技术

9.1图形对象、对象句柄和句柄图形结构 9.1.1MATLAB中图形图像基本内容 9.1.2金融时间序列基本绘图函数 9.1.3修改金融时间序列作图 9.2金融时间序列精确绘图 思考题

第10章MATLAB和其他软件数据连接 10.1MATLAB和Excel数据连接 10.1.1MATLAB和Excel接口安装 10.1.2MATLAB自动启动和Excel连接

10.1.3利用Excel中的宏命令实现Excel和MATLAB数据连接 10.2MATLAB与财经网站数据连接 10.2.1获得Bloomberg网站数据

10.2.2获得Yahoo网站数据 10.2.3获取FactSet网站数据. 10.2.4获取Hyperfeed中的数据 10.2.5获得FT网站的数据

10.2.6MATLAB和财经网站数据接口GUI 10.3MATLAB和Word接口 10.3.1启动Notebook

10.3.2创建和运行Word中的计算区 10.4MATLAB与ActiveX接口 10.4.1ActiveX基本介绍

10.4.2MATLABActiveX自动化服务器 10.5MATLAB与Access数据连接 10.5.1Access数据库介绍

10.5.2MATLAB与Access数据连接

思考题在欧美MATLAB现在已经成为金融工程人员的密切伙伴，世界上超过2000家金融机构运用MATLAB来管理公司资产。国际货币基金组织、摩根斯坦利等顶级金融机构都在使用MATLAB，借助MATLAB强大的运算平台实现和其他软件之间的数据交换，显示出了非常优良的通融性。本书内容涉及固定收益、资产组合理论和实务计算，详细讲解了MATLAB和VBA混合编程、MATLAB对数据库操作。本书附有大量实用的例子，内容十分丰富，读者只需具备基本的微积分基础知识即可顺利阅读大部分内容。

本书内容涉及固定收益、资产组合理论和实务计算，详细讲解了MATLAB和VBA混合编程、MATLAB对数据库操作。本书附有大量实用的例子，内容十分丰富，读者只需具备基本的微积分基础知识即可顺利阅读大部分内容。 本书注重理论模型的严谨性，体现理论和实务结合的原则，除可用作高等院校的金融学专业教学参考书外，还可作为金融机构从业人员的培训教材及相关领域研究人员、金融监管人员的参考书。

目录

第1章MATLAB基本介绍 1.1MATLAB数值计算特点1 1.1.1MATLAB产生背景1 1.1.2MATLAB语言的优点2 1.2系统的金融工程解决方案3 1.2.1MATLAB金融工具箱模块4 1.2.2使用MATLAB的主要金融机构5 1.2.3MATLAB网上资源5 1.2.4MATLAB安装组件6 第2章MATLAB数值计算初步 2.1数据类型9 2.1.1数字变量9 2.1.2字符串操作11 2.1.3单元变量与结构变量15

2.1.4单元变量与结构变量之间的转换18 2.2矩阵及向量运算20 2.2.1矩阵生成20 2.2.2向量运算26

2.2.3矩阵运算31 2.2.4排序36 2.3插值38 2.3.1一维插值38 2.3.2样条插值39 2.3.3Hermite插值39 2.4数值拟合40 2.4.1最小二乘拟合40 2.4.2拟合工具箱41 2.5符号计算43 2.6字符串命令48 2.6.1计算字符串的值49 2.6.2函数形式调用50 2.6.3内联函数51 2.7逻辑运算52 2.7.1基本逻辑运算52 2.7.2逻辑关系函数52 2.8控制语句53 2.8.1for循环语句53 2.8.2while条件循环语句54 2.8.3ifelseend条件判断54 2.8.4switchcase语句55

2.9MATLAB编程的基本知识56 2.9.1脚本文件与函数文件56 2.9.2P代码文件56 2.9.3编程注意事项56 2.9.4程序的调试57

2.9.5MATLAB其他常用命令59 第3章固定收益证券的计算 3.1固定收益证券的基本概念63 3.1.1美国固定收益证券的种类63 3.1.2美国国债报价方式65

3.1.3固定收益相关概念66 3.1.4常见应计天数计算方法67 3.1.5全价与净价76 3.1.6贴现率计算80 3.1.7时间因子与付息次数80

3.1.8绝对利差、静态利差和期权调整后的利差84 3.2固定收益函数的调用方法84 3.2.1SIA基本框架84

3.2.2SIA框架下默认参数用法86 3.2.3多个债券的调用规则87 3.3现金流计算87

3.3.1基本概念87

3.3.2现金流基本计算88

3.3.3复杂形式现金流计算94

3.3.4根据收益率计算短期债券价格98

3.3.5根据短期国债价格计算收益率99

3.3.6短期债券回购的计算100

3.3.7可转让定期存单应计收益102

3.3.8长期债券到期收益率106

3.3.9根据长期债券到期收益率计算净价107

3.3.10现金流转换为对应债券107

3.3.11可转换债券定价110

3.3.12固定收益久期与凸度114

3.4利率期限结构116

3.4.1计算利率期限结构116

3.4.2拟合利率期限结构124

3.4.3计算远期利率126

第4章资产组合计算

4.1资产组合基本原理131

4.1.1协方差矩阵与相关系数矩阵转换131

4.1.2资产组合收益率与方差132

4.1.3资产组合134

4.2投资组合评价指标136

4.2.1夏普比率136

4.2.2信息比率137

4.3资产组合最大跌幅138

4.3.1历史最大跌幅138

4.3.2预期最大跌幅139

4.4资产组合有效前沿140

4.4.1两种资产组合收益期望与方差140

4.4.2均值方差有效前沿142

4.4.3带约束条件资产组合有效前沿143

4.4.4考虑无风险资产及存在借贷情况下的资产配置147

4.4.5线性规划求解资产组合问题150

4.4.6二次规划求解资产组合问题151

4.5非线性规划求解资产组合问题152

4.5.1非线性规划基本原理152

4.5.2非线性规划函数调用153

4.6资产定价理论157

4.6.1证券市场线157

4.6.2CAPM模型157

4.6.3计算经过风险调整的Alpha及回报160

4.7蒙特卡洛模拟多资产组合163

第5章金融数据统计

5.1随机模拟基本原理170

5.1.1随机数生成函数170

5.1.2多元正态分布密度函数174

5.2随机变量的数字特征175

5.2.1计算平均值175

5.2.2剔除异常值后的平均值176

5.2.3计算中位数176

5.2.4计算方差与标准差176

5.2.5计算样本的百分位数177

5.2.6计算样本极差177

5.2.7计算偏度与峰度178

5.2.8计算绝对离差179

5.2.9计算中心矩180

5.2.10计算协方差与相关系数181

5.3统计绘图183

5.3.1样本频率分布图183

5.3.2最小二乘拟合数据184

5.3.3正态分布概率图184

5.3.4样本密度图185

5.3.5频率直方图186

5.3.6盒图188

5.4多元线性回归分析190

5.4.1多元线性回归190

5.4.2多元正态回归192

5.4.3估计多元正态分布每个资产的标准差193

5.4.4岭回归193

5.5主成分分析195

5.5.1主成分分析基本原理195

5.5.2主成分分析函数196

5.6因子分析200

5.7方差分析202

5.7.1单因素方差分析202

5.7.2方差分析步骤203

5.7.3单因素方差分析函数205

5.7.4双因素方差分析208

5.7.5双因素方差分析函数210

5.7.6多因素方差分析函数211

第6章数据文件读取和金融数据处理

6.1文本文件读取216

6.1.1读取目录内容216

6.1.2fprintf函数写入数据216

6.1.3fscanf函数读出数据219

6.1.4从文本文件中读入格式化数据220

6.1.5带有间隔符的文本数据读写224

6.1.6Excel数据文件读写226

6.2创立时间序列变量230

6.2.1时间序列数组的创立和数据文件读取230

6.2.2时间序列数组运算236

第7章MATLAB和其他软件及网站的数据连接

7.1MATLAB和Excel的数据连接254

7.1.1加载ExcelLink255

7.1.2MATLAB自动启动和Excel连接257

7.1.3ExcelLink的使用258

7.2MATLAB与财经网站的数据连接267

7.2.1获得bloomberg网站数据267

7.2.2获得yahoo网站数据271

7.2.3获得FactSet网站数据273

7.2.4获得Hyperfeed中的数据274

7.2.5建立和FT服务器的连接275

7.2.6MATLAB和财经网站数据接口GUI275

7.3MATLAB和Word接口277

7.3.1启动Notebook277

7.3.2创建和运行Word中的计算区278

7.4MATLAB与ActiveX接口279

7.4.1ActiveX基本介绍279

7.4.2MATLABActiveX自动化服务器282

第8章MATLAB与VBA混合编程

8.1VBA基础知识283

8.1.1VBA基本介绍283

8.1.2VBA编辑窗口的结构284

8.2VBA编程指南286

8.2.1VBA变量286

8.2.2VBA运算符287

8.2.3VBA常用属性288

8.2.4VBA的控制语句288

8.2.5VBA的主要功能290

8.2.6VBA的查找功能292

8.2.7VBA的计算293

8.2.8VBA的窗体295

8.3MATLAB和VBA混合编程297

8.3.1建立和Excel的连接297

8.3.2MATLAB与VBA混合编程300

第9章MATLAB操作数据库

9.1数据库基本原理306

9.1.1数据库工具包306

9.1.2ODBC数据库307

9.1.3关系型数据库307

9.2VQB方法连接数据库308

9.2.1Access数据库介绍308

9.2.2定义ODBC数据库308

9.2.3MATLAB与Access进行数据交换313

9.3利用SQL语句访问数据库317

9.3.1数据库连接317

9.3.2MATLAB数据库操作简介319

9.3.3在MATLAB中使用SQL语句操作数据库320 附录

附录1

附录2

附录3

附录4

附录5

附录6

附录7