連續(xù)交易競價撮合算法

王習(xí)平

本文研究了連續(xù)交易競價撮合算法，旨在提高交易市場的效率和公平性。首先，介紹了連續(xù)交易競價撮合算法的背景和意義，闡述了研究目的。詳細(xì)分析了連續(xù)交易競價撮合算法的基本原理，包括交易市場的基本概念和定義、核心思想以及撮合過程。在此基礎(chǔ)上，探討了連續(xù)交易競價撮合算法的優(yōu)化與改進(jìn)方法，包括市場深度優(yōu)化以及高頻交易環(huán)境下的應(yīng)對策略。為了驗證撮合算法的實際效果，本文進(jìn)行了實證分析，包括數(shù)據(jù)來源和處理、撮合算法的實證實現(xiàn)以及撮合算法優(yōu)化的實證效果評估。

一、引言

（一）連續(xù)交易競價撮合算法的背景和意義

連續(xù)交易競價撮合算法作為金融市場中的核心機(jī)制，旨在實現(xiàn)買賣雙方的公平交易和市場的高效運(yùn)作。隨著金融市場的快速發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，交易量和交易速度不斷提高，對撮合算法的要求也越來越高。在這個背景下，連續(xù)交易競價撮合算法應(yīng)運(yùn)而生，其意義主要體現(xiàn)在提高效率，降低交易成本，提高市場流動性，保障交易公平性，滿足市場參與者的多樣化交易需求，適應(yīng)市場發(fā)展的需求。

（二）研究目的

深入研究撮合算法有助于確保所有市場參與者在公平的競爭環(huán)境下交易，避免市場操縱和內(nèi)幕交易等不公平現(xiàn)象。隨著金融市場的發(fā)展和交易需求的多樣化，研究連續(xù)交易競價撮合算法有助于更好地應(yīng)對各種交易場景，滿足市場發(fā)展的需求。

二、連續(xù)交易競價撮合算法的基本原理

（一）報單委托

下達(dá)交易意向指令構(gòu)成報單委托，報單委托從價格屬性上分為限價委托和市價委托。限價委托是指好于指定的價格才能成交的委托，而市價委托則不設(shè)定具體價格。

（二）連續(xù)交易競價撮合的價格優(yōu)先、時間優(yōu)先原則

價格優(yōu)先、時間優(yōu)先原則是指在交易市場中，對買賣指令進(jìn)行排序和執(zhí)行的一種規(guī)則。當(dāng)有多個買賣指令在市場上出現(xiàn)時，先執(zhí)行報價最高的買單和報價最低的賣單。這是因為報價最高的買單表示買方對資產(chǎn)的需求最強(qiáng)烈，而報價最低的賣單表示賣方對資產(chǎn)的供應(yīng)最充足。而在價格相同的買賣指令中，先執(zhí)行先提交的指令。這意味著在相同價格的買賣指令中，最早提交的指令將優(yōu)先得到執(zhí)行。

總之，價格優(yōu)先、時間優(yōu)先原則是交易市場中的一種基本規(guī)則，旨在確保交易的公平性和有效性。在這個原則下，交易市場會優(yōu)先執(zhí)行報價最優(yōu)且最早提交的買賣指令。

（三）撮合過程的詳細(xì)描述

在連續(xù)交易階段，每輸入一筆報單，要立即判斷它能否成交。客戶錄入市價/限價指令后，如果是該交易合約的最優(yōu)價位，交易系統(tǒng)自動按照價格優(yōu)先/時間優(yōu)先的原則尋找對手進(jìn)行撮合，該指令可能立即全部成交，或者分成幾筆成交、部分成交，甚至完全不成交。未能成交的剩余申報進(jìn)入申報庫以價格優(yōu)先/時間優(yōu)先的原則排隊等待。每次撮合如果有成交，該合約的參考價修正為最新成交價。

成交價確定的原則為中間價原則，即取買入價、賣出價、前一成交價三者中間的價格。如果前一成交價沒有，則取上日結(jié)算價作為前一成交價。

1.撮合交易流程：

2.價格優(yōu)先、時間優(yōu)先撮合示例：

如表，現(xiàn)有的撮合隊列如下圖所示

當(dāng)插入一個報單，買賣方向為買入，價格為23，數(shù)量為88手的報單的時候，報單簿根據(jù)排隊原則，變?yōu)椋?/p>

此時買報單簿的第一條和賣報單薄的第一條可以進(jìn)行成交，成交的價格為23，成交量為80手。完成之后的報單簿如下圖：

此時如果有一方向為買入，價格為25，數(shù)量為80的報單進(jìn)入，則：

此時，買入報單簿的第一條記錄和賣出報單簿的第一條記錄可以成交，成交的價格為 25，24，23（前一成交價） 此三者的中間價，所以成交的價格為24，數(shù)量為50手。成交之后的狀態(tài)如下：

如此時有一個市價賣出報單，共計30手，則報單簿成為：

由于是市價，所以成交的價格一定為25，手?jǐn)?shù)為30手。

三、連續(xù)交易競價撮合算法的優(yōu)化與改進(jìn)

（一）市場深度優(yōu)化

1.市場深度的概念

市場深度是指交易市場中，買賣盤報價的多樣性和數(shù)量。市場深度反映了市場中的流動性和交易活躍程度，可以通過買賣盤的報價層次、報價數(shù)量以及報價之間的差距來衡量。市場深度越高，表示市場中的買賣盤報價越豐富，交易者可以更容易地找到合適的交易對手，從而提高市場的流動性。高流動性的市場有助于投資者快速進(jìn)出，降低交易成本。市場深度較高的市場，買賣盤報價之間的差距較小，價格波動較小，減少投資者的風(fēng)險。幫助投資者了解市場中的交易情況，提高市場的信息透明度。市場深度較高的市場，通常意味著更多的參與者和競爭，有助于維護(hù)市場的公平性，防止少數(shù)投資者操縱市場價格。

2.市場深度優(yōu)化方法

優(yōu)化市場深度主要涉及提高市場流動性、增加交易量和降低買賣價差。包括：1.了解市場需求：研究市場趨勢和需求，以便更好地了解投資者的需求和行業(yè)發(fā)展方向。2.提高市場透明度：公開和透明的市場信息有助于吸引更多投資者參與交易。3.降低交易成本：降低交易手續(xù)費、稅收等成本，有助于吸引更多投資者參與市場交易。4.引入做市商：做市商通過報價買賣價差，為市場提供流動性。5.增加產(chǎn)品多樣性：推出更多種類的金融產(chǎn)品，滿足不同投資者的需求，有助于提高市場深度。

（二）高頻交易的應(yīng)對策略

1.高頻交易的特點和影響

高頻交易是指利用高速計算機(jī)程序和先進(jìn)的算法策略在極短的時間內(nèi)進(jìn)行大量交易的一種金融市場交易方式。高頻交易的核心是高速計算機(jī)程序和先進(jìn)的算法策略，使得交易可以在毫秒甚至微秒級別完成。高頻交易為市場提供了大量的流動性，降低了交易成本。但也可能在短期內(nèi)放大市場波動，導(dǎo)致短期價格波動加劇。一旦出現(xiàn)技術(shù)故障或錯誤，可能會導(dǎo)致市場異常波動或系統(tǒng)性風(fēng)險。高頻交易的參與者通常擁有先進(jìn)的技術(shù)設(shè)備，在市場中具有一定的競爭優(yōu)勢，可能導(dǎo)致其他投資者處于不公平的競爭環(huán)境中。

2.高頻交易環(huán)境下的撮合算法優(yōu)化

主要包括2個方面：1.提升撮合系統(tǒng)性能和吞吐量支持高頻交易帶來的巨大交易量。分品種構(gòu)建撮合單元，多個撮合單元并行執(zhí)行撮合過程；分布式處理，增加撮合處理流水線長度，這樣會一定程度增加撮合處理的時延，但會大大增加吞吐量，以保障交易處理通暢，這是交易公平性的首要保證。2.增加交易處理隨機(jī)時延。具體在交易處理隨機(jī)增加時延，有意延長撮合處理時間。這樣可以避免瞬間突發(fā)的市場波動，使得波動時間加長，全市場的參與者都有機(jī)會糾正市場短期失效。同時也避免了擁有先進(jìn)技術(shù)和設(shè)備的高頻交易市場參與者贏者通吃。更好地維持了市場的多樣性和公平性。

四、連續(xù)交易競價撮合算法的實證分析

（一）數(shù)據(jù)來源和處理

連續(xù)交易競價撮合算法在華鑫證券N視界高仿真交易平臺上得到實證。

1.數(shù)據(jù)來源說明

華鑫證券N視界高仿真交易平臺是仿真國內(nèi)滬深2家證券交易市場、5家期貨交易市場（中國金融期貨交易所、上海期貨交易所、大連商品交易所、鄭州商品交易所，上海國際能源交易中心）和上海黃金交易所的模擬交易平臺，擁有30萬仿真用戶，構(gòu)建了類似真實交易所的撮合交易機(jī)制，其仿真用戶通過該平臺演練投資方法和投資策略，這些投資方法和策略最終都會投產(chǎn)。因此，平臺的模擬撮合算法的成熟度是被這些用戶驗證過的。本文論述的算法是在此平臺上驗證的。

2.數(shù)據(jù)預(yù)處理方法

采集滬深交易所逐筆行情數(shù)據(jù)，按品種分成40組數(shù)據(jù)，利用40組撮合單元來驗證撮合結(jié)果。分組的目的是提高驗證效率，也論證了分布式撮合對高頻交易性能的支持。

（二）撮合算法的實證實現(xiàn)

1.實證實現(xiàn)的框架和步驟

按前述算法用C++實現(xiàn)一個交易撮合引擎，用滬深交易所level2行情中的逐筆委托數(shù)據(jù)作為委托輸入，交易撮合引擎進(jìn)行撮合處理，處理后輸出逐筆成交。比對輸出的逐筆成交和滬深交易所相應(yīng)的逐筆成交數(shù)據(jù)（level2行情中的公開數(shù)據(jù)）。本方法主要用來驗證撮合結(jié)果的正確性和性能提升有效性。

2.實證結(jié)果的分析與討論

重放逐筆委托精確驗證撮合算法的正確性，40組5輪驗證，比對逐筆成交結(jié)果完全一致。增加撮合單元可以線性增加系統(tǒng)處理能力。

（三）撮合算法優(yōu)化的實證效果

1.優(yōu)化方法的實證實現(xiàn)

將交易撮合算法仿真平臺開放給仿真用戶使用，另設(shè)立一組高頻交易機(jī)器人用特定時間段滬深逐筆委托數(shù)據(jù)模擬高頻交易，時間段中包括極端事件下的行情，這樣不但可以通過比較逐筆行情來評估市場行情偏離程度，也能驗證高頻交易的算法支撐，以及高頻交易在撮合算法調(diào)整時的不同影響。

2.優(yōu)化效果的評估

通過仿真交易驗證了增加撮合流水線處理路徑能大幅提升系統(tǒng)吞吐量，同時也增加了交易時延。在吞吐量增加6倍的情況下，時延增加了15%，說明在交易量大幅增加時，延展撮合處理流水線有助于提高系統(tǒng)吞吐量，交易時延增加值在可接受范圍內(nèi)。

隨機(jī)增加交易撮合處理時間，交易撮合時延在12us左右，委托機(jī)器人組處理時延差距控制5us以內(nèi)。當(dāng)隨機(jī)時延也增加到8us時，委托機(jī)器人組不同處理速度的機(jī)器人優(yōu)勢喪失。隨著隨機(jī)時延逐步加大，能顯著觀察到降低突發(fā)事件引發(fā)的行情波動率。

五、結(jié)論

（一）研究總結(jié)

連續(xù)交易競價撮合算法是一種在金融市場上用于實現(xiàn)買賣雙方交易的關(guān)鍵技術(shù)。其目標(biāo)是在保證交易公平、公正的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)交易雙方的訂單快速、高效的撮合。前面討論了撮合方法以及價格時間優(yōu)先原則，也討論了高頻交易下的算法支持和市場深度優(yōu)化。

（二）研究局限與未來展望

在近年來的研究中，連續(xù)交易競價撮合算法得到了廣泛關(guān)注和研究，主要包括以下幾個方面：1.價格按比例分配原則：這也是最基本的撮合原則之一，即以價格優(yōu)先為基礎(chǔ)，在同一價格下按照申報數(shù)量的比例進(jìn)行撮合。這種原則主要用于價格變化不大而交易巨大的交易品種，如銀行間債券市場。2動態(tài)撮合算法：動態(tài)撮合算法主要關(guān)注市場中的瞬時流動性，通過實時調(diào)整撮合參數(shù)，以實現(xiàn)更高效的訂單撮合。這些研究成果有助于提高金融市場的交易效率、流動性以及公平性。

（作者單位：華鑫證券有限責(zé)任公司）