金融數量分析：基於MATLAB程序設計(第3版)（簡體書）

《金融數量分析--基于MATLAB編程(第3版)》中的案例來源于作者的實際工作。充分體現“案例的實用性、程序的可模仿性”，案例程序中附有詳細的注釋。例如，投資組合管理、KMV模型計算、期權定價模型與數值方法、風險價值VaR的計算等案例程序，讀者可以直接使用或根據需要在源代碼基礎上進行修改、完善。
本書共23章。前兩章分別對金融市場的基本概況與MATLAB的基礎知識進行概述；接下來為20個金融分析的案例(含完整、穩健的程序)，包括MATLAB數據交互、現金流分析、隨機模擬、投資組合管理、KMV模型計算、期權定價模型與數值方法、固定收益工具分析及久期與凸度計算、風險價值VaR計算、期貨或股票的技術分析圖繪制等；最后一章匯集實用的MATLAB金融編程技巧。
本書主要適用于高校理工科、經濟金融學科及數量分析方面的研究生，以及經濟金融相關方面的研究人員和從業人員等。

鄭志勇(Ariszheng) ，中國量化投資學會 專家 ，方正富邦基金產品總監。運籌學與控制論碩士，先后就職于中國銀河證券、銀華基金、方正富邦基金，從事金融產品研究與設計工作。目前專注于產品設計、量化投資、MATLAB相關領域的研究，尤其對于各種結構化產品、分級基金產品有著深入的研究，已經編著了多本教材。

目錄

第1章金融市場與金融產品1
1.1金融市場1
1.1.1貨幣市場2
1.1.2資本市場2
1.1.3商品市場3
1.2金融機構3
1.2.1存款性金融機構4
1.2.2非存款性金融機構4
1.2.3家庭或個人5
1.3基礎金融工具6
1.3.1原生金融工具6
1.3.2衍生金融工具6
1.3.3金融工具的基本特征6

目錄

第1章金融市場與金融產品1

1.1金融市場1

1.1.1貨幣市場2

1.1.2資本市場2

1.1.3商品市場3

1.2金融機構3

1.2.1存款性金融機構4

1.2.2非存款性金融機構4

1.2.3家庭或個人5

1.3基礎金融工具6

1.3.1原生金融工具6

1.3.2衍生金融工具6

1.3.3金融工具的基本特征6

1.4金融產品7

1.5金融產品風險8

第2章MATLAB基礎知識概述10

2.1MATLAB 的發展歷程和影響10

2.2基本操作11

2.2.1操作界面11

2.2.2Help幫助12

2.2.3系統變量13

2.3多項式運算17

2.3.1多項式表達方式17

2.3.2多項式求解17

2.3.3多項式乘法（卷積）18

2.4多項式的曲線擬合18

2.4.1函數擬合18

2.4.2曲線擬合工具CFTOOL19

2.4.3多項式插值20

2.5微積分計算22

2.5.1數值積分計算22

2.5.2符號積分計算22

2.5.3數值微分運算23

2.5.4符號微分運算24

2.6矩陣計算25

2.6.1線性方程組的求解25

2.6.2矩陣的特征值和特征向量25

2.6.3矩陣求逆26

2.7M函數編程規則27

2.8繪圖函數32

2.8.1簡易函數繪圖32

2.8.2二維圖形繪制33

2.8.3三維圖形繪制35

2.8.4等高線圖形繪制37

2.8.5二維彩圖繪制38

2.8.6矢量場圖繪制39

2.8.7多邊形圖繪制40

第3章 MATLAB與Excel文件的數據交換
42

3.1案例背景42

3.2數據交互函數42

3.2.1獲取文件信息函數xlsfinfo42

3.2.2讀取數據函數xlsread43

3.2.3寫入數據函數xlswrite45

3.2.4交互界面函數uiimport46

3.3ExcelLink宏48

3.3.1加載ExcelLink宏48

3.3.2使用ExcelLink宏48

3.3.3Excel 2007加載與使用宏51

3.4交互實例52

3.4.1基金相關性的計算52

3.4.2多個文件的讀取和寫入54

3.5數據的平滑處理55

3.5.1smooth函數55

3.5.2smoothts函數57

3.5.3medfilt1函數61

3.6數據的標準化變換62

3.6.1數據的標準化常用方法62

3.6.2數據的極差規格化變換65

第4章 MATLAB與數據庫的數據交互
67

4.1案例背景67

4.2MATLAB實現67

4.2.1Database工具箱簡介67

4.2.2Database工具箱函數67

4.2.3數據庫數據讀取68

4.2.4數據庫數據寫入73

4.3網絡數據讀取75

4.3.1Yahoo數據75

4.3.2Google數據77

第5章 貸款按揭與保險產品——現金流分析案例80

5.1貨幣時間價值計算80

5.1.1單利終值與現值80

5.1.2復利終值與現值81

5.1.3連續復利計算81

5.2固定現金流計算82

5.2.1固定現金流現值計算函數pvfix82

5.2.2固定現金流終值計算函數fvfix83

5.3變化現金流計算83

5.4年金現金流計算85

5.5商業按揭貸款分析87

5.5.1按揭貸款還款方式87

5.5.2等額還款模型與計算87

5.5.3等額本金還款90

5.5.4還款方式比較92

5.5.5提前還款違約金估算92

5.6商業養老保險分析93

5.6.1商業養老保險案例94

5.6.2產品結構分析95

5.6.3現金流模型95

5.6.4保險支出現值函數96

5.6.5保險收入現值函數96

5.6.6案例數值分析97

5.6.7案例分析結果98

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金融數量分析——基于MATLAB編程（第3版）

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第6章 隨機模擬——概率分布與隨機數
100

6.1概率分布 100

6.1.1概率分布的定義100

6.1.2幾種常用概率分布100

6.1.3概率密度、分布和逆概率分布函數
值的計算103

6.2隨機數與蒙特卡羅模擬106

6.2.1隨機數的生成106

6.2.2蒙特卡羅模擬109

6.3隨機價格序列112

6.3.1收益率服從正態分布的價格序列
112

6.3.2具有相關性的隨機序列114

6.4帶約束的隨機序列116

第7章CFTOOL數據擬合——GDP與用電量增速分析119

7.1案例背景——GDP與用電量關系
119

7.2數據擬合方法121

7.3MATLAB CFTOOL使用121

7.3.1CFTOOL函數的調用方式122

7.3.2導入數據122

7.3.3數據的平滑處理123

7.3.4數據篩選124

7.3.5數據擬合125

7.3.6繪圖控制128

7.3.7擬合后處理128

7.4加權重擬合130

第8章策略模擬——組合保險策略分析
133

8.1固定比例組合保險策略133

8.1.1策略模型133

8.1.2模型參數134

8.2時間不變性組合保險策略135

8.2.1策略模型135

8.2.2模型參數135

8.3策略數值模擬135

8.3.1模擬情景假設135

8.3.2固定比例組合保險策略模擬136

8.3.3時間不變性組合保險策略模擬139

8.4策略選擇與參數優化143

8.4.1模擬情景假設143

8.4.2模擬方案與模擬參數143

8.4.3模擬程序與結果144

第9章KMV模型求解——方程與方程組的數值解152

9.1方程與方程組152

9.1.1方程152

9.1.2方程組152

9.2方程與方程組的求解153

9.2.1fzero函數153

9.2.2fsolve函數154

9.2.3含參數方程組求解156

9.3KMV模型方程組的求解158

9.3.1KMV模型簡介158

9.3.2KMV模型計算方法159

9.3.3KMV模型計算程序160

第10章期權定價模型與數值方法
164

10.1期權基礎概念164

10.1.1期權及其有關概念164

10.1.2買入、賣出期權平價組合165

10.1.3期權防范風險的應用165

10.2期權定價方法的理論基礎166

10.2.1布朗運動167

10.2.2伊藤引理169

10.2.3BlackScholes微分方程170

10.2.4BlackScholes方程求解172

10.2.5影響期權價格的因素分析174

10.3BS公式隱含波動率計算178

10.3.1隱含波動率概念178

10.3.2隱含波動率計算方法178

10.3.3隱含波動率計算程序179

10.4期權二叉樹模型183

10.4.1二叉樹模型的基本理論183

10.4.2二叉樹模型的計算184

10.5期權定價的蒙特卡羅方法186

10.5.1模擬基本思路186

10.5.2模擬技術實現186

10.5.3模擬技術改進187

10.5.4歐式期權蒙特卡羅模擬189

10.5.5障礙期權蒙特卡羅模擬192

10.5.6亞式期權蒙特卡羅模擬195

第11章股票掛鉤結構分析198

11.1股票掛鉤產品的基本結構198

11.1.1高息票據與保本票據198

11.1.2產品構成要素說明199

11.1.3產品的設計方法200

11.2股票掛鉤產品案例分析202

11.2.1產品定價分析202

11.2.2產品案例要素說明202

11.2.3保本票據定價與收益203

11.2.4高息票據定價與收益207

11.3分級型結構產品分析209

11.3.1分級型結構產品的組成209

11.3.2分級型結構產品的結構比例209

11.3.3分級型結構產品的收益分配210

11.3.4分級型結構產品的流通方式210

11.3.5分級型結構產品的風險控制210

第12章馬可維茲均值方差模型212

12.1模型理論212

12.2收益與風險計算函數213

12.3有效前沿計算函數214

12.4約束條件下有效前沿218

12.5模型年化參數計算220

第13章基金評價與投資組合績效222

13.1資產定價（CAPM）模型222

13.2組合績效指標223

13.2.1Beta與Alpha計算224

13.2.2夏普比率228

13.2.3信息比率229

13.2.4跟蹤誤差231

13.2.5最大回撤232

13.3業績歸因分析234

13.3.1大類資產配置效應、行業配置效應和個股選擇效應234

13.3.2基金選股與擇時能力分析235

第14章風險價值VaR計算237

14.1VaR模型237

14.1.1VaR模型的含義237

14.1.2VaR的主要性質237

14.1.3VaR模型的優點與缺點238

14.2VaR計算方法239

14.3數據讀取239

14.3.1數據提取239

14.3.2數據可視化與標準化241

14.3.3數據簡單處理與分析243

14.4數據處理248

14.5歷史模擬法程序249

14.6參數模型法程序251

14.7蒙特卡羅模擬程序253

14.7.1基于隨機收益率序列的蒙特卡羅風險價值計算253

14.7.2基于幾何布朗運動的蒙特卡羅模擬
255

第15章跟蹤誤差最小化——非線性最小二乘法MATLAB編程257

15.1理論與案例257

15.1.1非線性最小二乘法257

15.1.2跟蹤誤差最小化背景257

15.2模型建立258

15.2.1實際案例258

15.2.2數學模型259

15.3MATLAB實現260

15.3.1lsqnonlin函數260

15.3.2建立目標函數261

15.3.3模型求解263

15.4擴展問題266

第16章分形技術——移動平均Hurst指數計算267

16.1Hurst指數簡介267

16.2R/S方法計算Hurst指數268

16.3移動平均Hurst指數計算程序
268

16.3.1時間序列分段268

16.3.2Hurst指數計算270

16.3.3移動平均Hurst指數計算272

第17章固定收益證券的久期與凸度計算
275

17.1基本概念275

17.2價格與收益率的計算277

17.2.1計算公式277

17.2.2債券定價計算278

17.2.3債券收益率計算281

17.3久期與凸度的計算284

17.3.1債券久期計算284

17.3.2債券凸度計算287

17.4債券組合久期免疫策略289

第18章利率期限結構與利率模型293

18.1利率理論與投資策略293

18.1.1利率的期限結構理論293

18.1.2利用利率結構投資策略293

18.2利率期限結構295

18.2.1建立利率期限結構的方法295

18.2.2利率期限結構的計算296

18.2.3利率期限結構的平滑301

18.3利用利率期限結構計算遠期利率
301

18.4利率模型305

18.4.1利率模型分類305

18.4.2HoLee模型306

18.4.3BDT二叉樹的構建310

18.4.4HJM模型的構建313

第19章線性優化理論與方法315

19.1案例背景315

19.1.1線性規劃應用315

19.1.2線性規劃的求解方法315

19.2線性模型建立316

19.3線性優化MATLAB求解316

19.3.1linprog函數316

19.3.2線性規劃目標函數317

19.3.3內點法求解318

19.3.4單純形法求解318

19.4含參數線性規劃319

第20章非線性優化理論與方法321

20.1理論背景321

20.1.1非線性問題321

20.1.2非線性優化321

20.2理論模型322

20.2.1無約束非線性優化322

20.2.2約束非線性優化323

20.3MATLAB實現324

20.3.1fminunc函數（無約束優化）324

20.3.2fminsearch函數327

20.3.3fmincon函數329

20.4擴展問題334

20.4.1大規模優化問題334

20.4.2含參數優化問題335

第21章資產收益率分布的擬合與檢驗
337

21.1案例描述337

21.2數據的描述性統計338

21.2.1描述性統計量338

21.2.2統計圖341

21.3分布的檢驗345

21.3.1chi2gof函數345

21.3.2jbtest函數346

21.3.3kstest函數348

21.3.4kstest2函數350

21.3.5lillietest函數352

21.3.6最終的結論354

21.4投資組合分布圖比較355

第22章技術分析——指標計算與繪圖
358

22.1理論簡介358

22.2行情數據的K線圖358

22.2.1數據讀取358

22.2.2蠟燭圖（K線）359

22.3技術指標計算361

22.3.1移動平均線361

22.3.2布林帶363

22.3.3平滑異同移動平均線364

22.3.4其他技術指標365

22.4動態技術指標367

第23章編程實用技巧370

23.1變量的初始化370

23.2集合交并函數372

23.3坐標軸時間標記375

23.4坐標軸過原點實現376

23.5定時觸發程序運行378

23.6發送郵件379

附錄A使用MATLAB進行國內期貨交易
380

A.1國內期貨柜臺系統介紹380

A.2開發前準備380

A.3各種對接方式381

A.4C#版對接原理381

A.5QuantBox版項目介紹382

A.6C版的特點382

A.7監控軟件的使用383

A.8MATLAB對接期貨接口383

A.9MATLAB對接證券390

附錄B基于DataHouse的數據獲取391

B.1恒生聚源DataHouse介紹391

B.1.1恒生聚源DataHouse概述391

B.1.2DataHouse下載安裝392

B.1.3注冊登錄393

B.1.4DataHouse指標概況394

B.1.5指標搜索方法396

B.2DataHouse指標應用399

B.2.1獲取證券代碼400

B.2.2獲取日期信息404

B.3DH取行情數據408

B.3.1DataHouse取高頻行情（包括實時）
408

B.3.2DH取日行情414

B.3.3DH取其他行情數據419

B.3.4基于行情類的其他案例419

B.4基本面數據422

B.4.1財務數據的提取422

B.4.2宏觀數據的提取429

B.4.3基于財務數據的簡單選股模型431

B.4.4基于宏觀數據的簡單擇時模型433

參考文獻436

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第3版前言
1. 寫作背景
金融數量分析是充滿變革與創新的世界，從20世紀50年代的馬可維茲模型，到70年代的BS期權定價公式，再到90年代抵押貸款債券（CDO）和信用違約互換（CDS）的定價模型等，這些模型在當時無不是創新的產物。在金融數量分析的學習與研究中，往往會遇到沒有現成求解工具的模型，需要我們利用基本數學原理或者數值計算軟件根據實際的需要進行金融數量模型的建立、模型的求解、模型的驗證等。在這個過程中，不僅需要數學原理，而且可能需要更多的數值處理技巧。或許只有在數學原理與數值技術有效結合的前提下，才能更有效地求解金融數學模型。
無論是過去的長期資本管理公司（LongTerm Capital Management），還是現在的文藝復興科技有限公司（Renaissance Institutional Equities Fund），都是數量技術力量的體現。雖然CDS和CDO引發的金融危機印證了金融數量分析方法面臨技術更新，但其以數學與計算機相結合的基礎不會改變。近幾年，國內金融機構已經將金融數量化作為發展戰略之一，金融數量分析在中國正處于起飛階段。
金融數量分析需要數值計算工具，MATLAB
強大的數值計算功能與豐富的工具箱為金融數量分析提供了有效“武器”。目前，MATLAB
在世界各大金融機構得到了廣泛應用，例如使用MATLAB
的金融機構有世界貨幣基金組織、聯邦儲備委員會、摩根斯坦利、高盛等。
2. 編寫宗旨及特點
目前，市場上很多MATLAB
圖書基本都是按教科書的模式編寫的，且書中的案例相對簡單，本書中的案例來源于作者的實際工作。案例的結構為“背景+理論+案例分析+代碼”。
背景：案例產生的環境、背景概述有助于讀者加深對案例本質的理解。案例背景的相關數據都來源于現實的金融市場。
理論：解決案例所涉及的理論知識與數值算法。MATLAB
作為解決問題的工具畢竟不是全能的，需要了解工具內在的理論與邏輯，才能更有效地使用工具。
案例分析：使用數學理論（統計、優化、數值等）對案例進行分析，找出解決問題的技術路線，幫助讀者從解決問題的角度進行思考。
代碼：MATLAB程序是根據案例分析得到的算法或思路進行編寫的。編程中將涉及編程的技巧與方法，在代碼中作者給出了詳細的注釋，便于讀者理解與使用代碼解決實際問題。
3. 內容簡介
本書中的案例來源于作者的實際工作，且案例程序中附有詳細的注釋，充分體現了“案例的實用性、程序的可模仿性”。例如，投資組合管理、KMV模型計算、期權定價模型與數值方法、風險價值VaR的計算等案例程序，讀者可以直接使用或根據需要在源代碼基礎上進行修改、完善。
本書共23章，前兩章分別對金融市場的基本概況與MATLAB的基礎知識進行概述；接下來為20個金融分析的案例（含完整、穩健的程序），包括MATLAB數據交互、現金流分析、投資組合管理、隨機模擬、期權定價模型與數值方法、固定收益工具分析及久期與凸度計算、風險管理及KMV模型計算、期貨或股票的技術分析圖繪制等；最后一章，匯集實用的MATLAB金融編程技巧。
4. 面向讀者
本書由金融產品研究人員編寫，書中程序實例是源于作者的金融數量分析工作。對于高校理工科、經濟金融學科及數量分析方面的研究生，以及經濟金融相關方面的研究人員和從業人員等，本書都具有很強的可讀性、可操作性與實用性。
5. 致謝
本書是作者近些年使用MATLAB編程的匯總與提煉。本書得到了作者的領導、同事、朋友的幫助，同時有熱心的讀者為本書提供非常好的修改建議，借本書出版之際，向他們表示真誠的感謝。
同時感謝北京航空航天大學出版社長期一貫的支持和合作，以及各位編輯們的辛勤工作。
我還要特別感謝我的妻子，編寫此書的時間占用了本應該陪她逛街或旅游的時間，感謝她對我的工作與事業的支持！

……