现学现用，使用 Pandas 对上证指数历史数据进行探索性数据分析（EDA）

探索性数据分析（Exploratory Data Analysis，简称 EDA）是数据科学中的重要步骤之一，通过对数据的初步探索，揭示数据的分布、趋势和异常。本文将以上证指数为例，使用 Python 中的 Pandas 库进行探索性数据分析，展示 Pandas 在金融数据分析中的应用。

本文参考了《时间序列分析实战：基于机器学习和统计学》一书的3.1.1节和3.1.2节。

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数据获取

首先，我们需要获取上证指数的历史数据。

比如我们可以从 cn.investing.com/indices/sha… 下载CSV格式的上证指数的历史数据。

import matplotlib.pyplot as plt
import pandas as pd

# 将 `上证指数历史数据.csv` 转换为 Pandas 的 DataFrame
df = pd.read_csv('上证指数历史数据.csv')

# 显示数据的前几行
print(df.head())

          日期        收盘        开盘         高         低     交易量     涨跌幅
0   2024-2-2  2,730.15  2,773.29  2,791.68  2,666.33  42.62B  -1.46%
1   2024-2-1  2,770.74  2,773.42  2,805.01  2,752.78  35.29B  -0.64%
2  2024-1-31  2,788.55  2,815.50  2,834.01  2,782.59  37.71B  -1.48%
3  2024-1-30  2,830.53  2,866.28  2,881.35  2,829.25  33.57B  -1.83%
4  2024-1-29  2,883.36  2,910.61  2,923.90  2,883.33  41.06B  -0.92%

在进行探索性数据分析之前，我们通常需要对数据进行清洗和整理。

# 将字符串形式的“收盘价”转换为小数类型
df['收盘'] = df['收盘'].str.replace(',', '').astype(float)

# 将字符串形式的“日期”转换为日期类型
df['日期'] = pd.to_datetime(df['日期'])

接下来，我们分别用折线图和直方图可视化开盘价随时间的变化。

# 绘制折线图
df.plot(x='日期', y='收盘')
plt.show()

# 绘制直方图
df['收盘'].hist(bins=30)
plt.show()

在分析时间序列时（尤其是在金融领域），带有趋势的数据不会产生非常有用的可视化结果。

但如果我们计算上证历史数据中前后时间点开盘价的差值（今日和昨日开盘价的差值），并绘制差值的直方图，就会得到一个正态分布。

df['收盘'].diff().hist(bins=30)
plt.show()

原始数据的直方图非常宽，并未呈现出正态分布。但我们对数据进行差分计算之后，数据就被转换成正态分布了。

在进行时间序列分析时，对差分数据绘制直方图得到的结果通常更有趣。

我们通过直方图从差分后的序列中获得了新的信息。虽然上证指数的折线图描绘了某种经济前景，似乎股票还在跌，但没准、可能、也许差分数据的直方图更接近股民的日常体验。

差分数据的直方图告诉我们，时间序列的值在一段时间内上升（正值）和下降（负值）的幅度大体相同。但整体而言，股票指数的涨跌幅度并不完全相同，这一点可以通过计算偏度（skewness）来衡量。

print(df['收盘'].skew())
# -0.21625010453647112
# 偏度为正：分布右偏，尾部延伸到右侧。大部分数据位于均值左侧，分布的右侧有一些较大的极端值。
# 偏度为负：分布左偏，尾部延伸到左侧。大部分数据位于均值右侧，分布的左侧有一些较小的极端值。

本文演示了如何使用 Pandas 对上证指数历史数据进行探索性数据分析。当然，EDA 的具体内容和深度取决于具体的研究问题和数据特点。希望通过这个示例，你能够初步掌握 Pandas 在金融数据分析中的应用，为后续深入研究提供基础。