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赫斯特指數的應用

許多學者對中國股票市場的混沌特征進行了研究,不僅解釋了股票市場運行過程中的混沌特征,而且給出了混沌特征的量化指標。但他們沒有給出混沌吸引子的結構,但它是混沌狀態的基本特征,是描述混沌的基本工具。混沌吸引子具有分形結構,混沌與分形密切相關。本文以上海股票市場為例,分析了中國股票市場的分形特征。

中國股票市場具有復雜的混沌結構,我們也給出了股票指數收益率序列混沌結構的量化指標。這些量化指標都是混沌的特征指標。混沌的另壹個特征是它有壹個混沌吸引子,混沌吸引子是壹個分形,而分形維數是描述分形的最重要的指標。分形維數的定義有很多種,最常用的兩種分形維數是Hausdorff維數和box維數。1983中,Grassberger和Procaccia利用嵌入理論和相空間重構技術,提出了從時間序列直接計算關聯維數的算法。該方法還被用於計算中國股票市場混沌吸引子的分形維數。設{xk:k=1,…N}是觀測某壹系統得到的時間序列,將其嵌入到壹個M維歐氏空間中,得到該空間中的壹個點集,其元素為:xn (m,τ) = (xn,xn+τ,…,xn+(m-1) τ)。計算Nm個點中任意點xi到任意點的距離rij,對所有Xi(I = 1,…,Nm)重復此過程,得到關聯積分函數,其中H(x)為x >:0時取1,x≤0時取0,關聯維數d為函數logCm(r)/logr在r→0時的極限。

以上證綜指日收盤價的對數收益序列為例,分析了上海證券交易所的市場結構。按照上面的方法計算,將序列分組,每組5個元素。圖2顯示了日收益率序列的ln(R/S)-ln(N)的對數圖。橫坐標為5.01之前,數據幾乎是壹條直線,H的值為0.683,說明上證綜指的波動不是隨機的,而是部分隨機的,即具有持續性。指數上壹刻漲(跌)的時候,下壹刻更有可能漲(跌)。但從相對較長的時間跨度來看,日收益率序列的H指數下降明顯,逼近0.5,基本跟隨隨機遊走。我們來看壹下V統計量,其定義為V(N)=(R/S)/。如圖3所示,橫坐標5.01附近有壹個明顯的轉折點,這個值是用對數得到的。轉換後的天數為exp(5.01),約為150天。在150天周期內,上證指數的波動具有明顯的持續性。150天後,持續性減弱,系統特征發生明顯變化。

利用G-P算法,估計股指收益率序列混沌吸引子的分形維數在3 ~ 4之間,說明市場在局部隨機性的背後是全局決定性的,即股票市場的運行系統最終會收斂到由四個變量決定的混沌吸引子。赫斯特指數可以衡量壹個時間序列的統計相關性。通過實證分析,上證指數的H指數為0.683,大於0.5,說明上證指數的收益率序列具有明顯的持續性。

赫斯特指數是描述長期無功能狀態的重要指標。它不同於傳統的單位根檢驗,可以發現時間序列的長周期性,可以用來判斷市場風險。但是計算相當復雜,單獨使用Excel費時費力。筆者在充分理解赫斯特指數的內涵和應用的基礎上,利用Excel的宏語言VBA,輕松計算赫斯特指數,希望通過這項工作,赫斯特指數能夠得到廣泛的應用。