建模杂谈系列237 使用FSM进行状态管理

news2024/10/5 20:22:45

说明

使用FSM来对状态的变化进行管理，一方面有助于我们将问题定义的更清晰，同时也让程序设计更可靠、可读性(事后)更强。

内容

1 问题描述

假设有一笔投资用于证券交易，随着交易、市场价格变化，投资的状态也随之改变。我们需要了解并定义这些状态，以便设计策略长期执行。

一般我们关心投资的盈亏，而这些与是否持仓相关，如果持仓的话又与价格涨跌有关。假设我们暂时不管决策，那么可以先定义以下一些状态：
Init: 初始化
Stop：停止
EB: Empty Breakeven 空仓(盈亏)平衡
HB: Hold Breakeven 持仓(盈亏)平衡
HW1: Hold Win 1 持仓盈利-小幅
HW2: Hold Win 2 持仓盈利-大幅
EW1: Empty Win1 空仓盈利-小幅
EW2: Empty Win2 空仓盈利-大幅
HL1: Hold Loss 1 持仓亏损-小幅
HL2: Hold Loss2 持仓亏损-大幅
EL1: Empty Loss 1 空仓亏损-小幅
EL2: Empty Loss 1 空仓亏损-大幅

事件：

1 涨跌 up / down (相对于期初资产）
2 买卖 buy / sell
3 控制停止 control stop(输赢都可能被控制停止）
4 初始化： init 重新按照参数初始化实例
5 无变化 unchange

以上有一个假设：在一个时隙(一分钟内)不可能会出现资产的大幅波动。如果出现意外情况(try…except)，程序将根据资产盈利、订单持有状态将对象的状态直接置为对应值。
在这里插入图片描述

2 代码实验

用代码实现如下：

状态为包含Init和Stop在内的十二个状态，事件则为unchange, up,down, buy,sell以及stop和init 等六种。

其中unchange和stop是对所有状态都生效的。stop本来分为正常停止以及手动停止的，但是总体上都可以归于stop。

class BT2:
    pass

# 12个状态
states = ['Init','EB','HB','HW1','HW2','EW1','EW2','HL1','HL2','EL1','EL2','Stop']
transitions = [
    # unchange事件
    {'trigger': 'unchange', 'source': 'Init', 'dest': 'EB'},
    {'trigger': 'unchange', 'source': 'EB', 'dest': 'EB'},
    {'trigger': 'unchange', 'source': 'HB', 'dest': 'HB'},
    {'trigger': 'unchange', 'source': 'HW1', 'dest': 'HW1'},
    {'trigger': 'unchange', 'source': 'HW2', 'dest': 'HW2'},
    {'trigger': 'unchange', 'source': 'EW1', 'dest': 'EW1'},
    {'trigger': 'unchange', 'source': 'EW2', 'dest': 'EW2'},
    {'trigger': 'unchange', 'source': 'HL1', 'dest': 'HL1'},
    {'trigger': 'unchange', 'source': 'HL2', 'dest': 'HL2'},
    {'trigger': 'unchange', 'source': 'EL1', 'dest': 'EL1'},
    {'trigger': 'unchange', 'source': 'EL2', 'dest': 'EL2'},
    # up事件：比上一个level高3个点， Init有一个InitCap,约定 B_center = InitCap,  B的Band定为3个点, B+3pt =  W1的下界以此类推
    {'trigger': 'up', 'source': 'Init', 'dest': 'EB'},
    # up对E无影响
    {'trigger': 'up', 'source': 'EB', 'dest': 'EB'},
    {'trigger': 'up', 'source': 'EW1', 'dest': 'EW1'},
    {'trigger': 'up', 'source': 'EW2', 'dest': 'EW2'},
    {'trigger': 'up', 'source': 'EL1', 'dest': 'EL1'},
    {'trigger': 'up', 'source': 'EL2', 'dest': 'EL2'},
    # up对H有影响
    {'trigger': 'up', 'source': 'HB', 'dest': 'HW1'},
    {'trigger': 'up', 'source': 'HW1', 'dest': 'HW2'},
    {'trigger': 'up', 'source': 'HW2', 'dest': 'Stop'},
    {'trigger': 'up', 'source': 'HL1', 'dest': 'HB'},
    {'trigger': 'up', 'source': 'HL2', 'dest': 'HL1'},    
    
    
    # down事件:类似up事件
    {'trigger': 'down', 'source': 'Init', 'dest': 'EB'},
    
    {'trigger': 'down', 'source': 'EB', 'dest': 'EB'},
    {'trigger': 'down', 'source': 'EW1', 'dest': 'EW1'},
    {'trigger': 'down', 'source': 'EW2', 'dest': 'EW2'},
    {'trigger': 'down', 'source': 'EL1', 'dest': 'EL1'},
    {'trigger': 'down', 'source': 'EL2', 'dest': 'EL2'},
    # down对H有影响
    {'trigger': 'down', 'source': 'HB', 'dest': 'HL1'},
    {'trigger': 'down', 'source': 'HW1', 'dest': 'HB'},
    {'trigger': 'down', 'source': 'HW2', 'dest': 'HW1'},
    {'trigger': 'down', 'source': 'HL1', 'dest': 'EL2'},
    {'trigger': 'down', 'source': 'HL2', 'dest': 'Stop'},    
    
    # buy事件,仅对E类生效
    {'trigger': 'buy', 'source': 'EB', 'dest': 'HB'},
    {'trigger': 'buy', 'source': 'EW1', 'dest': 'HW1'},
    {'trigger': 'buy', 'source': 'EW2', 'dest': 'HW2'},
    {'trigger': 'buy', 'source': 'EL1', 'dest': 'HL1'},
    {'trigger': 'buy', 'source': 'EL2', 'dest': 'HL2'},
    # sell事件，仅对H类生效
    {'trigger': 'sell', 'source': 'HB', 'dest': 'EB'},
    {'trigger': 'sell', 'source': 'HW1', 'dest': 'EW1'},
    {'trigger': 'sell', 'source': 'HW2', 'dest': 'EW2'},
    {'trigger': 'sell', 'source': 'HL1', 'dest': 'EL1'},
    {'trigger': 'sell', 'source': 'HL2', 'dest': 'EL2'}, 
    # stop事件
    {'trigger': 'stop', 'source': 'Init', 'dest': 'Stop'},
    {'trigger': 'stop', 'source': 'HB', 'dest': 'Stop'}, 
    {'trigger': 'stop', 'source': 'HL1', 'dest': 'Stop'},
    {'trigger': 'stop', 'source': 'HL2', 'dest': 'Stop'},
    {'trigger': 'stop', 'source': 'HW1', 'dest': 'Stop'},
    {'trigger': 'stop', 'source': 'HW2', 'dest': 'Stop'},
    {'trigger': 'stop', 'source': 'EB', 'dest': 'Stop'},
    {'trigger': 'stop', 'source': 'EL1', 'dest': 'Stop'},
    {'trigger': 'stop', 'source': 'EL2', 'dest': 'Stop'},
    {'trigger': 'stop', 'source': 'EW1', 'dest': 'Stop'},
    {'trigger': 'stop', 'source': 'EW2', 'dest': 'Stop'},
    # init事件
    {'trigger': 'init', 'source': 'Stop', 'dest': 'Init'},
    
    
]
# 创建状态机
machine = Machine(model=BT2, states=states, transitions=transitions, initial='Init')

然后进行测试

import random

# 定义状态机事件列表
events = ['unchange', 'up', 'down', 'buy', 'sell']

# 生成随机事件列表
random_events = [random.choice(events) for _ in range(10)]  # 生成包含10个随机事件的列表
print(random_events)

['sell', 'unchange', 'sell', 'buy', 'unchange', 'unchange', 'up', 'unchange', 'sell', 'unchange']

bt2_instance = BT2()
for i,event in  enumerate(random_events):
    print('>>>>>>> %s >>>>>' %i)
    print(bt2_instance.state)
    try:
        bt2_instance.trigger(event)
        print(bt2_instance.state)
    except:
        print(' conflicts ' ,bt2_instance.state, ' vs ' ,event)

>>>>>>> 0 >>>>>
Init
 conflicts  Init  vs  sell
>>>>>>> 1 >>>>>
Init
EB
>>>>>>> 2 >>>>>
EB
 conflicts  EB  vs  sell
>>>>>>> 3 >>>>>
EB
HB
>>>>>>> 4 >>>>>
HB
HB
>>>>>>> 5 >>>>>
HB
HB
>>>>>>> 6 >>>>>
HB
HW1
>>>>>>> 7 >>>>>
HW1
HW1
>>>>>>> 8 >>>>>
HW1
EW1
>>>>>>> 9 >>>>>
EW1
EW1