技術(shù)報告上證A股市場的復雜網(wǎng)絡特性

1、計劃類別 項目編號 項目技術(shù)報告課題名稱 項目主持人 承擔單位 題目：上證A股市場的復雜網(wǎng)絡特性研究本文利用UCINET社會網(wǎng)絡繪圖軟件，通過對股票市場網(wǎng)絡進行了構(gòu)建，發(fā)現(xiàn)當相似度=0.85時，呈現(xiàn)清晰的股票網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。進而針對這一現(xiàn)象通過度的測量與校驗，運用復雜網(wǎng)絡方法，對復雜網(wǎng)絡方法聯(lián)系股價相似度進行分析。在研究的基礎(chǔ)與實驗中發(fā)現(xiàn)，上海證券市場的股票網(wǎng)絡呈現(xiàn)出明顯的無標度特性、根據(jù)股票特有的冪分布特征體現(xiàn)出股票之間的相關(guān)關(guān)系，表明在以股票為代表的網(wǎng)絡中體現(xiàn)出一部分股票，對上證A股市場中占據(jù)著重要影響力。關(guān)鍵詞：相關(guān)系數(shù)；復雜網(wǎng)絡；股票市場；優(yōu)勢股票1 引言（Introduction）復雜網(wǎng)絡

2、中主要是由節(jié)點與連接節(jié)點之間的邊而組成的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，節(jié)點之間和邊與節(jié)點分別體現(xiàn)了真實系統(tǒng)中的不同個體和個體之間的相互關(guān)系1。金融網(wǎng)絡是在具體的經(jīng)濟活動中體現(xiàn)出的由成千上萬個賬戶節(jié)點所組成的復雜社會網(wǎng)絡體系，在社會現(xiàn)代化中的一個不可或缺的組成部分就是股票市場，確定了股票市場中的網(wǎng)絡化與網(wǎng)絡的密切關(guān)系，網(wǎng)絡的許多特性也在股票市場中體現(xiàn)出來。在人們不同理性、偏好、利益及信息的不對稱，使得股票系統(tǒng)復雜特性在人與環(huán)境中對系統(tǒng)復雜性的研究富有了挑戰(zhàn)性。用計算機技術(shù)模擬股票網(wǎng)絡，探索股票走勢及預測股票價格，成為一種新的途徑與方法2。當下，應用最小生成法的進行國外股票市場為研究對象已成為主流3，進而來對相關(guān)股市

3、中股票價格的相關(guān)系數(shù)所表現(xiàn)出的規(guī)律性，來進行相對應的解釋和預測4，5。Boginski等對美國證券市場的六千多只股票進行研究，分析發(fā)現(xiàn)股票市場的收盤價格相關(guān)性分布呈現(xiàn)出無標度分布的規(guī)律6。Kim等人以股票價格的影響力作為研究對象，發(fā)現(xiàn)股票價格影響力的大小呈現(xiàn)出無標度特性，對網(wǎng)絡起到有影響力的股票只是少數(shù)股票7。L.Bakker以股票價格的變動對股市投資行為的影響力大小作為研究對象，結(jié)果發(fā)現(xiàn)現(xiàn)實生活中的信任網(wǎng)絡，可以使得價格網(wǎng)絡更加穩(wěn)定8。本文通過復雜網(wǎng)絡理論引入股票市場的研究分析中，對上證A股在工業(yè)、商業(yè)、房地產(chǎn)、金融及公共事業(yè)領(lǐng)域中選取2015年至2017年上證股票的相關(guān)數(shù)據(jù)作對對象進行分析

4、，利用UCINET中的編程技術(shù)，以及統(tǒng)計學的方法，試圖從復雜網(wǎng)絡的角度，來揭示上證A股市場的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)特征和分布規(guī)律，通過節(jié)點與邊的規(guī)律進行分析具有影響力的股票市場特征研究。2 股票市場網(wǎng)絡的構(gòu)建（Construction of the stockmarket network）通過每一個股票代碼與之相關(guān)的股票利用節(jié)點與邊的方法將股票市場繪制成一個網(wǎng)絡，其中每一個股票看作節(jié)點，利用股票代碼作為節(jié)點名稱，再將與之存在關(guān)系的股票代碼進行邊的連接表示之間的關(guān)系。在具體分析中兩支股票代碼間的相似程度用一個值來表示，如果兩支股票之間的相似程度特別高時，則表示這些股票存在一定的相關(guān)關(guān)系，在股票市場中股票間存在

5、一個相關(guān)系數(shù)，而這個系數(shù)就是股票之間的相近程度。我們一般利用相關(guān)性來度量節(jié)點之間的相似程度，選值在0，1區(qū)間，數(shù)值越大表示兩者之間相關(guān)性強。當股票與相似程度時，我們將稱為兩支股票間的相互關(guān)系，當值不斷變大時，股票之間的相互關(guān)系也就越高9。我們參照香港理工大學Chi K.Tse和Francis C.M. Lau等人的研究9，把股票i與j間的相關(guān)系數(shù)定義為：其中，表示所選時期內(nèi)相應數(shù)值的求和，和表示股票i和j在t天的股票價格，和為股票i和j在所選的時間段中的價格平均數(shù)。在2015年1月至2017年12月期間，我們把研究對象鎖定為上證A股在工業(yè)、商業(yè)、房地產(chǎn)、金融及公共事業(yè)領(lǐng)域中的共一千多支股票的周

6、收盤價格。本文通過股票價格的相關(guān)系數(shù)搭建了基于股票價格的復雜網(wǎng)絡。對于上證A股股票網(wǎng)絡中通過股票i與股票j的關(guān)系和股票j與股票i的關(guān)系是一致的情況，在進行的相對設定后，發(fā)現(xiàn)具有典型代表的股票之間當時，表明在現(xiàn)實網(wǎng)絡中兩者存在相關(guān)關(guān)系，我們用數(shù)字1進行表示，當時，表明兩者之間不存在相關(guān)關(guān)系，用數(shù)字0進行表示。我們將相關(guān)系數(shù)矩陣導入UCINET進行轉(zhuǎn)化后，得到整個網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖。在值不同的情況下，我們用SPSS軟件分別統(tǒng)計了股票節(jié)點間的連接數(shù)。在實際實驗中發(fā)現(xiàn)當網(wǎng)絡圖形處于完全連接時，圖形中的節(jié)點將會聚集在一起，形成一個點，這時的值接近或直接等于0。在不斷變化的過程中，體現(xiàn)出當不斷變小時，網(wǎng)絡中的股票

7、節(jié)點變得雜亂起來，沒有任何規(guī)律，圖形也表現(xiàn)除了離散的狀態(tài)。反之，隨著的不斷變大，原來離散的點逐漸發(fā)生集聚，而且網(wǎng)絡圖中的節(jié)點數(shù)明顯增加，在值接近0.6時已經(jīng)表現(xiàn)出了較清晰的圖形，當取值到達0.85時，網(wǎng)絡圖形已經(jīng)可以清晰的表現(xiàn)出來，而且彼此相互連通。我們利用UCTNET社會網(wǎng)絡繪圖工具，在=0.85取值狀態(tài)下繪制了基于周收盤價格的股票復雜網(wǎng)絡圖形。如圖1所示。3 復雜網(wǎng)絡參數(shù)的計算與誤差檢驗（Complexnetwork parameter error test）進行復雜網(wǎng)絡具體實驗中，我們首先進行復雜網(wǎng)絡的參數(shù)設定，股票節(jié)點數(shù)（Node）、邊連接數(shù)（Link）、平均最短長度（Short）、網(wǎng)

8、絡直徑（Dia）、平均聚類系數(shù)（Correlation）和平均度（K）。將 在不同取值情況中，對以上股票復雜網(wǎng)絡數(shù)據(jù)進行了參數(shù)測量。測量結(jié)果如表1所示。綜合分析表1，發(fā)現(xiàn)在具體網(wǎng)絡參數(shù)中股票之間的相關(guān)程度要是越高的那部分股票，其小世界效應就越為凸顯和明顯，體現(xiàn)為當相似度在取值分別為0.80和0.85時，網(wǎng)絡數(shù)據(jù)中的最短長度都大于10，小世界特征表現(xiàn)的不突出和明顯。但在相似度增大的過程中發(fā)現(xiàn)當0.9時，就表現(xiàn)出了明顯的小世界特性，其網(wǎng)絡數(shù)據(jù)中體現(xiàn)出的最短長度分別為5.2和2.8，同時也表現(xiàn)出了這些股票之間存在高度的相關(guān)關(guān)系。在分析股票網(wǎng)絡節(jié)點與股票之間的相似度變化的關(guān)系上，繪制了網(wǎng)絡關(guān)系圖進行觀

9、察各個節(jié)點度數(shù)值的分布規(guī)律，從圖像中明顯可以看出以下特點：（1）相似度=0.85時，圖像中的股票節(jié)點主要分布在0，40區(qū)間度數(shù)。（2）相似度=0.90時，圖像中的股票節(jié)點主要分布在0，30區(qū)間度數(shù)。（3）相似度=0.95時，圖像中的股票節(jié)點主要分布在0，5區(qū)間度數(shù)，只有少部分散落在5之外，表明節(jié)點的分布十分明顯。（4）對網(wǎng)絡節(jié)點進行相關(guān)內(nèi)容的統(tǒng)計分析，發(fā)現(xiàn)我們研究的所有上證A股的比例在10%以下。從數(shù)學的概率密度函數(shù)角度出發(fā)， k的分布就可以看作是一個概率密度函數(shù)。這樣使得成為一個節(jié)點k有多少度的概率，我們就可以通過分布函數(shù)的方法對上證A股的周價格網(wǎng)絡進行分析它們是怎樣進行連接的，再將k的概率

10、分布與其本身的數(shù)值繪制成為一條直線，其特征指數(shù)用具體的梯度進行必要的定義。分別就相似度在0.85和0.95的情況下分別繪制k的分布圖。結(jié)果如圖3所示?；趫D3，我們對和k的分布按照冪律分布進行擬合。根據(jù)表1中的數(shù)據(jù)，我們利用最小二乘法對不同相似度的冪律指數(shù)和擬合誤差，計算結(jié)果如表2所示。由表2可知，在數(shù)據(jù)取得方面如何誤差越小，那么取值應越大。在這種特殊情況下當相似度足夠大的時候，股票網(wǎng)絡的度是不斷變小的，也就是說隨著相似度不斷增大的情況下，根據(jù)其度分布所展現(xiàn)出的無標度網(wǎng)絡的特點，體現(xiàn)除了股票網(wǎng)絡中也只有少數(shù)股票之間有這較大的相似，大多股票之間沒有相關(guān)關(guān)系。反之，當我們在相似度在一定取值以下時，

11、冪律分布也隨之變得不清晰，網(wǎng)絡參數(shù)的誤差也隨之增大。4 具有重要市場影響力的股票探索分析（Analysisof stock market influence）在股票網(wǎng)絡模型分析的基礎(chǔ)上，主要針對相關(guān)度數(shù)高的股票進行篩選，最終選擇了相對度數(shù)最高的前的十分之一的股票，因為在實際股市中它們都存在一種現(xiàn)象就是有著最大的連接數(shù)量，因此反映出在研究所給定的相應時間內(nèi)股票之間的收盤價格具有的相關(guān)性也非常高，而且呈現(xiàn)無標度狀態(tài)分布。這部分對應的股票信息內(nèi)容符合完整性要求，對這些具體的股票進行了基于度的指數(shù)公式的定義：主要對應股票在所規(guī)定的時間范圍中的收盤價格，將相似度設定為可清晰呈現(xiàn)出股票網(wǎng)絡的相互連接的圖形

12、時的值0.85，而且這個對應的股票連接度正好反映了該股票與其他股票的相互連接數(shù)量關(guān)系，并將在網(wǎng)絡圖中呈現(xiàn)出的相連度最高的那部分10%的股票，并將與之對應的股票信息數(shù)據(jù)利用式（2）進行再次分析。通過分析以周為特定時期的度指數(shù)結(jié)果，并結(jié)果結(jié)合同期上證指數(shù)、滬深300指數(shù)進行可視化比較，分別繪制出基于不同指數(shù)的股票網(wǎng)絡價格收盤價變化趨勢圖，來證明基于相似度的指標實用性及可利用性，結(jié)果如圖4所示。從對比圖中可看出，三個圖形雖然采用的是不同定義的指標體系，但在股市具體價格變化趨勢角度，表現(xiàn)出類似的圖形曲線走勢圖。也正因此，反映出了整個股票市場變化情況方面那些具有高度連接相似的股票所具有的明顯代表性，并且

13、相對應的度數(shù)也很高，能夠充分反映具體股市的變化，具有一定的實用性和說服力?？偟膩碚f，通過分析和對比，在實際的股票市場中的價格是受那些少數(shù)且連接度高的股票進行影響的，為了更好的進行研究，我們在那些相連度高的股票中進行了二次篩選和利用，將這些所選出的股票再次進行度視角下的指數(shù)股票與上證股票指數(shù)進行了分析與對比，得到的具體數(shù)據(jù)如表3。利用表3所得出的具體數(shù)據(jù)可以給我們清楚的展現(xiàn)出在度的視角下所反映出的一些結(jié)論，其中上證股票中的金融體系的股票在整個網(wǎng)絡中具有絕對的影響力，其他股票的影響力相對薄弱許多，在我們設定的度指數(shù)視角下，所占具體份額達到了53.6%，相對于上證指數(shù)中的42.1%的份額，突顯出了更

14、強的地位與影響力。在對比中還還表現(xiàn)出商業(yè)體系類股票分別在這兩個指數(shù)中所占份額較大，具體的指數(shù)度分別表現(xiàn)為17.6%和21.3%，但就其對股票市場的影響力和地位就遠遠低于金融體系股票。5 結(jié)論（Conclusion）本文研究了基于相關(guān)系數(shù)的股票網(wǎng)絡市場模型。針對上海證券市場的近九百只股票，我們建立了其基于相關(guān)系數(shù)的網(wǎng)絡模型，并通過參數(shù)測量與檢驗，發(fā)現(xiàn)相關(guān)系數(shù)值越大，網(wǎng)絡越呈現(xiàn)小世界效應。研究表明，股票市場中存在著少數(shù)股票與大盤股指呈現(xiàn)密切的關(guān)聯(lián)。通過度指數(shù)的建立與說明，在具體實驗中得出金融體系中在度的視角下的指數(shù)所反映出的股票份額占比最大，具體值為53.6%。通過在相似度指標體系的上述研究中，我

15、們可以總結(jié)出，金融體系類股票在全部股票中的地位及其影響力作用是最多的，在整個股票復雜網(wǎng)絡中扮演者舉足輕重的影響作用，同時也說明的基于相似度的指數(shù)分析在對股票市場研究中具有一定的可操作特性。參考文獻（References）1 CornelisA.Los，BingYu.Persistence characteristics of the Chinese stock marketsJ.International Review of Financial Analysis，2008（17）：64-82.2 YusoonKima，ThomasY.Choi，TingtingYan.Structural in

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