/**
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* 波动率指标计算类
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* <p>
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* 波动率是衡量金融市场价格波动程度的指标，通常用价格的标准差与平均值的比率表示。
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* 本类实现了基于滚动窗口的波动率计算，通过标准差与平均值的比值计算出百分比形式的波动率。
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*/
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package com.xcong.excoin.modules.okxNewPrice.indicator.macdAndMatrategy;
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import java.math.BigDecimal;
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import java.math.RoundingMode;
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import java.util.LinkedList;
|
import java.util.List;
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/**
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* 波动率指标实现类
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* <p>波动率计算原理：使用标准差与平均值的比值，以百分比形式表示价格的波动程度。</p>
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* <p>计算公式：波动率 = (标准差 / 平均值) * 100%</p>
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*
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* <p>使用示例：</p>
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* <pre>
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* // 初始化20日波动率计算器
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* Volatility vol = new Volatility(20);
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*
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* // 动态添加每日价格
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* priceFeed.subscribe(price -> {
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* vol.addPrice(price);
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* vol.calculate();
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* });
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*
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* // 判断是否满足低波动条件（<1%）
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* if (vol.getValue().compareTo(new BigDecimal("1.00")) < 0) {
|
* System.out.println("低波动市场，暂停交易");
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* }
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* </pre>
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*/
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public class Volatility {
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/** 波动率计算的周期（如20日波动率） */
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private final int period;
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/** 当前计算出的波动率值（百分比形式） */
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private BigDecimal volatility = BigDecimal.ZERO;
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/** 使用LinkedList存储滚动窗口内的价格数据，便于添加和删除操作 */
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private LinkedList<BigDecimal> priceWindow = new LinkedList<>();
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/** 窗口内价格的总和，用于快速计算平均值 */
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private BigDecimal sum = BigDecimal.ZERO;
|
|
/** 窗口内价格平方的总和，用于快速计算方差 */
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private BigDecimal sumSquares = BigDecimal.ZERO;
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|
/**
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* 构造函数，创建指定周期的波动率计算器
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*
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* @param period 波动率计算周期，如20表示计算20日波动率
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*/
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public Volatility(int period) {
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this.period = period;
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}
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/**
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* 添加新价格到计算窗口，并维护窗口内的价格数据
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* 采用滑动窗口方式，当价格数量超过周期时，自动移除最早的价格
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*
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* @param price 新的价格数据，使用BigDecimal确保计算精度
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* @throws IllegalArgumentException 当价格为null时抛出异常
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*/
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public void addPrice(BigDecimal price) {
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if (price == null) {
|
throw new IllegalArgumentException("Price cannot be null");
|
}
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// 当窗口大小达到周期时，移除最早的价格，并从总和中减去
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if (priceWindow.size() == period) {
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BigDecimal removed = priceWindow.removeFirst();
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sum = sum.subtract(removed);
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sumSquares = sumSquares.subtract(removed.pow(2));
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}
|
|
// 添加新价格到窗口，并更新总和
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priceWindow.add(price);
|
sum = sum.add(price);
|
sumSquares = sumSquares.add(price.pow(2));
|
}
|
|
/**
|
* 计算当前窗口内价格的波动率
|
* 使用标准差与平均值的比值计算波动率百分比
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*/
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public void calculate() {
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// 数据点不足，无法计算波动率
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if (priceWindow.size() < period) {
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return;
|
}
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// 计算平均值：sum / period
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BigDecimal avg = sum.divide(new BigDecimal(period), 8, RoundingMode.HALF_UP);
|
|
// 防止除以零的情况
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if (avg.compareTo(BigDecimal.ZERO) == 0) {
|
volatility = BigDecimal.ZERO;
|
return;
|
}
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|
// 计算方差：(sumSquares / period) - avg^2
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BigDecimal variance = sumSquares.divide(new BigDecimal(period), 8, RoundingMode.HALF_UP)
|
.subtract(avg.pow(2));
|
|
// 确保方差非负（防止浮点数计算误差导致负数方差）
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variance = variance.max(BigDecimal.ZERO);
|
|
// 计算标准差：sqrt(variance)
|
BigDecimal stdDev = sqrt(variance, 8);
|
|
// 计算波动率：(标准差 / 平均值) * 100%
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volatility = stdDev.divide(avg, 8, RoundingMode.HALF_UP)
|
.multiply(new BigDecimal(100))
|
.setScale(2, RoundingMode.HALF_UP);
|
}
|
|
/**
|
* 计算BigDecimal的平方根（使用牛顿迭代法）
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*
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* @param value 要计算平方根的数值
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* @param scale 结果的精度（小数位数）
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* @return 平方根结果
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*/
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private BigDecimal sqrt(BigDecimal value, int scale) {
|
// 负数没有实数平方根，返回0
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if (value.compareTo(BigDecimal.ZERO) < 0) {
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return BigDecimal.ZERO;
|
}
|
|
// 使用牛顿迭代法计算平方根
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BigDecimal x = value.divide(new BigDecimal(2), scale, RoundingMode.HALF_UP); // 初始猜测值
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BigDecimal prev;
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do {
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prev = x;
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// 牛顿迭代公式：x(n+1) = (x(n) + value/x(n))/2
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// 添加零检查，防止除以零异常
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if (x.compareTo(BigDecimal.ZERO) == 0) {
|
x = new BigDecimal(1); // 设置一个合理的初始值
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}
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x = x.add(value.divide(x, scale, RoundingMode.HALF_UP)).divide(new BigDecimal(2), scale, RoundingMode.HALF_UP);
|
} while (x.subtract(prev).abs().compareTo(BigDecimal.ONE.movePointLeft(scale)) > 0); // 直到满足精度要求
|
|
return x;
|
}
|
|
/**
|
* 获取最新的波动率计算结果
|
*
|
* @return 波动率值，以百分比形式表示（例如：2.5表示2.5%）
|
*/
|
public BigDecimal getValue() {
|
return volatility;
|
}
|
}
|
