Qlib来啦：数据篇
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前言
在之前的文章中，我们使用Qlib实现了GAT与新闻共现矩阵的量化策略（A股实践 ：图神经网络与新闻共现矩阵策略（附代码））。后台收到很多留言，希望我们能够出一些Qlib的使用教程。Qlib确实一个非常体系化、流程化且非常优秀的基于机器学习的量化研究框架。它将量化研究与机器学习非常系统化的结合在一起，能够通过配置文件工程化的运行模型。但框架本身又是松耦合，能够单独使用内部的某些功能进行量化研究。
在使用Qlib的过程中，我们也多多少少遇到了些问题。但是，在不断试错及实践中，这些问题都得到了解决。现在，就让我们真正的从零开始，学会如何使用Qlib。
顺便要给大家介绍一下我们之前的Backtrader系列。一经推出，收获无数好评。
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往期推荐
Qlib用来做什么？
多因子策略研究的大概流程包括：数据整理、因子构建、因子测试及组合回测等。随着近些年机器学习算法的发展，因子研究的过程中越来越多的使用到了机器学习算法。Qlib就是这样一个结合量化研究流程与机器学习模型的框架：
如何安装？
安装Qlib非常简单，直接使用pip就可以，但由于qlib依赖cython，所以在安装qlib前必须安装cython。当然我们推荐新建一个环境安装qlib，由于现在qlib对python3.8的支持最完善，所以指定创建3.8版本的虚拟环境：
# 新建qlib环境
conda create -n qlib python=3.8
conda activate qlib
# 安装qlib
pip install --upgrade cython
pip install pyqlib安装完之后，如果导入qlib没报错，就说明安装成功。
如何批量导入外部数据？
Qlib本身集成了部分数据源，如果希望快速了解Qlib的运行机制，可以直接使用。但由于集成数据的质量问题，不推荐想要深度使用Qlib做研究的用户使用内置数据源。所以该如何导入外部数据呢？
Qlib使用自有的bin格式存储研究数据，如果使用外部数据需要将数据进行转换成bin格式，qlib已经提供了转换数据所需的代码。我们只要将外部数据按照指定的格式准备好，并运行相关代码即可。我们就按照以下步骤一步一步操作：
1、克隆Qlib的代码
由于需要使用qlib提供的数据转换代码，所以我们需要把qlib的代码克隆到本地，如下我们把代码克隆到本地文件夹～/Dev/qlib：
2、准备外部数据
我们以价格数据为例，在准备价格数据时有以下要求：
- 每个股票保存为一个csv文件。其中日期列命名为'date'。文件名为股票代码，如股票600000的价格数据，保存在'SH600000.csv'。我们将所有A股票的价格数据存在了以下文件夹'~/dev/stock_price_data_wind'
- 价格为后复权的价格数据。每个csv包含以下数据，关于价格数据的准备有以下注意点
- 其中价格须为复权后的数据（推荐后复权），factor为复权因子。
- 如果只有复权价格，没有复权因子也可以，这时有两种方法：删除factor列，或者factor均设置为1。提供factor的好处是在回测时，qlib会通过factor将价格转为真实价格进行动态回测。
- 如果使用wind数据，需要注意单位，如amount原始表单位是千，所以需要乘以1000，volume为手，需要乘以100。
- 原始数据中的vwap为未复权的价格，需要乘以复权因子转换为复权后的vwap
下表的成交量为复权后的成交量，计算方法是成交金额/复权后vwap
- 使用dump_all的方法转换数据。dump_all的方法位于qlib/scripts，一般用于首次批量转换数据，其他还有dump_fix、dump_update等方法（稍后介绍）。数据转换包含以下步骤：
- 创建转换后数据保存的文件夹，比如dev/qlib_data，在终端运行: mkdir -p ~/dev/qlib_data/cn_data_wind
- 在终端进入qlib文件夹，cd ~/dev/qlib
- 运行以下代码进行数据转换，各参数说明如下
- --csv_path 指定原始csv文件所在目录，这里是～/dev/stock_price_data_wind
- --qlib_dir 指定转换后的数据存储目录，这里是～/dev/qlib_data/cn_data_wind
- --freq 数据的频率，默认是day，如果是其他频率K线，如5分钟，可以设置 --freq 5min，需要注意的是如果是小时K线，参数应该是 --freq 60min
- --date_field_name 如果csv文件内日期列名不是'date'，可以使用这个参数指定日期列
- --exlcude_fields 指定不需要转换的列
- --include_fields 指定需要转换的列
python scripts/dump_bin.py dump_all --csv_path ~/dev/stock_price_data_wind --qlib_dir ~/dev/qlib_data/cn_data_wind
转换完之后，我们可以看到在目标文件夹 ～/dev/qlib_data/cn_data_wind内多了三个文件夹：
其中calendars是根据价格文件自动生成的交易日历，features目录内保存了刚刚转换的价格数据。存放规则是每个股票一个目录，每个目录内，每一列（一个feature）一个文件：
instruments目录内存放着成分股数据，里面有一个自动生成的all.txt，包含了所有转换的股票。如果需要指数成分股的数据，可以自行导入。具体方法是，按“股票代码-纳入日期-剔除日期”的格式准备txt文件，注意列于列之间用\t分隔，如下图，我们准备了sh000300.txt，即沪深300成分股文件：
如何更新/扩展数据？
dump_all用于将数据批量导入至指定目录，那如何更新数据呢？更新数据不能再使用dump_all，因为dump_all会对目录进行覆盖。可以视情况使用dump_fix或dump_update。三者的区别如下：
- dump_fix：增加新的因子（一列）、新的股票或重写已经导入的某一个feature。如果新增某个因子，为根据calendar.txt已有的日期进行新增，不在calendar日期覆盖的数据会被忽略。比如新增MACD因子，原先已有的数据保存至2020-12-31，新的MACD因子数据至2021-01-31，那用dump_fix只会新增MACD至2020-12-31。多出的那部分数据需要使用dump_all
- dump_update：在时间维度上扩展已经存在的数据，所以称之为更新。
总之，dump_fix用于非时间维度的扩展，包括新增标的、因子等。dump_update用于已有数据在时间维度上的更新。
更详细解释可参考：
https://github.com/microsoft/qlib/issues/535
如何使用数据？
准备好数据以后，我们就可以在qlib中使用数据，qlib最近更新了一个tutorial notebook，更适合日常研究场景下在notebook中使用qlib。因为qlib原先使用配置文件+workflow的模式，让初学者很难入手。我们基于这个tutorial notebook介绍下qlib中的数据模块。
首先初始化qlib的数据目录，使用我们刚刚的目录初始化qlib：
qlib中提供了一个数据接口D，可以使用D获取原始数据，如以下代码可以获取股票601216指定时间的价格数据：
from qlib.data import D
df = D.features(['SH601216'], ['$open', '$high', '$low', '$close', '$factor'], start_time='2020-05-01', end_time='2020-05-31')关于qlib中数据获取及使用的更详细介绍，可以参考以下notebook：
https://github.com/microsoft/qlib/blob/main/examples/tutorial/detailed_workflow.ipynb
我们对qlib上不同的数据模块类做一个总结，有利大家更好的理解qlib的各个模块：
- DataLoader：用于读取原始数据，如果从刚刚dump的文件夹读取转换后的数据，可以使用QlibDataLoader，如果是直接使用外部已经准备好的数据文件，可以使用StaticDataLoader。
- DataHandler：数据使用DataLoader读取好之后，就需要交给DataHandler进行处理，其中包括缺失值、标准化等处理，也可以自定义处理函数传入DataHandler。
- Dataset：处理好的数据，需要整理成Dataset，才能在模型训练中使用。
本文核心介绍了，如果在qlib中导入外部数据。关于DataLoader、DataHandler、Dataset更多的使用方法及注意事项，我们将在本系列下一篇推文中更大家分享。
腾讯云开发者
