auto-stock/backend/app/services/indicators_core.py

"""지표 계산 코어 (순수 계산 — I/O·DB·네트워크·설정 의존성 없음)

CLAUDE.md §8.5-1 "RSI/BB/ATR 계산 3벌 중복" 통합용 단일 출처(single source of truth).

### 설계 원칙
1. **알고리즘 이름을 함수명에 명시한다.** 스무딩 방식이 다르면 값도 다르므로
   `rsi_wilder` / `rsi_sma` 처럼 분리해 유지한다. 억지로 하나로 합치지 않는다.
2. **순수 함수.** settings / DB / 네트워크를 참조하지 않는다. period·계수는 인자로 받는다.
3. **기존 값 보존.** 이 모듈의 함수는 기존 3벌 구현의 수치를 **비트 단위로 재현**하는
   것이 목적이다. "더 정확한 계산"으로의 개선은 백테스트를 동반한 별도 작업이다.

### 입력 규약
- 모든 리스트는 **오래된 → 최신** 순서(시계열 오름차순). `[-1]`이 최신 봉.
- 데이터 부족 시 예외 대신 `None` 반환.

### 대응 관계 (통합 전 구현 → 이 모듈)
| 통합 전 | 이 모듈 |
|---------|---------|
| `mean_reversion_strategy.calculate_rsi` (Wilder 평활) | `rsi_wilder` |
| `technical_indicators.analyze_rsi` 인라인 (period 구간 단순평균) | `rsi_sma` |
| `mean_reversion_strategy.calculate_atr` (TR의 SMA) | `atr_sma` |
| `mean_reversion_strategy.calculate_bollinger` (2σ 고정) | `bollinger_sma(..., num_std=2.0)` |
| `technical_indicators.analyze_bollinger` 인라인 (σ배수 설정값) | `bollinger_sma(..., num_std=<설정>)` |
| `technical_indicators.analyze_rsi` 인라인 BB (20봉·2σ 하드코딩) | `bollinger_sma(..., 20, 2.0)` |
| `mean_reversion_strategy.calculate_adx` (Wilder) | `adx_wilder` |
| `day_trading_strategy._rsi/_bollinger/_atr` (이미 위임 상태) | 동일 경로 재사용 |
"""
from typing import List, Optional, Tuple

__all__ = [
    "true_ranges",
    "rsi_wilder",
    "rsi_sma",
    "atr_sma",
    "bollinger_sma",
    "adx_wilder",
]


# ── 공통 헬퍼 ────────────────────────────────────────────────────────────────

def true_ranges(highs: List[float], lows: List[float], closes: List[float]) -> List[float]:
    """TR 시계열 계산. TR = max(H-L, |H-Cprev|, |L-Cprev|)

    길이는 `len(highs) - 1` (첫 봉은 이전 종가가 없어 제외).
    """
    out: List[float] = []
    for i in range(1, len(highs)):
        h, l, c_prev = highs[i], lows[i], closes[i - 1]
        out.append(max(h - l, abs(h - c_prev), abs(l - c_prev)))
    return out


# ── RSI ──────────────────────────────────────────────────────────────────────

def rsi_wilder(closes: List[float], period: int = 14) -> Optional[float]:
    """RSI — Wilder 평활법 (mean_reversion_strategy.calculate_rsi 와 동일)

    - 시드: 첫 `period`개 diff 의 단순평균
    - 이후: avg = (prev_avg * (period-1) + current) / period
    - avg_loss == 0 → 100.0
    - len(closes) < period+1 → None

    주의: `len(closes) == period + 1` 인 경우 평활 루프가 돌지 않으므로
    `rsi_sma()` 와 값이 **정확히 동일**하다. 두 함수가 갈라지는 것은
    입력이 period+1 보다 길 때뿐이다.
    """
    if len(closes) < period + 1:
        return None

    diffs = [closes[i] - closes[i - 1] for i in range(1, len(closes))]

    avg_gain = sum(max(d, 0) for d in diffs[:period]) / period
    avg_loss = sum(max(-d, 0) for d in diffs[:period]) / period

    for i in range(period, len(diffs)):
        avg_gain = (avg_gain * (period - 1) + max(diffs[i], 0)) / period
        avg_loss = (avg_loss * (period - 1) + max(-diffs[i], 0)) / period

    if avg_loss == 0:
        return 100.0
    rs = avg_gain / avg_loss
    return 100 - (100 / (1 + rs))


def rsi_sma(closes: List[float], period: int = 14) -> Optional[float]:
    """RSI — 단순평균(SMA) 방식 (technical_indicators.analyze_rsi 인라인 구현과 동일)

    - **마지막 `period`개 diff** 만 단순평균 (평활 없음, Wilder 아님)
    - avg_loss == 0 → 100.0
    - len(closes) < period+1 → None

    금융공학적 표준(Wilder)과 다르지만, 추천/분석 엔진의 기존 신호 수치를
    보존하기 위해 별도 함수로 유지한다.
    """
    if len(closes) < period + 1:
        return None

    gains: List[float] = []
    losses: List[float] = []
    for i in range(1, len(closes)):
        change = closes[i] - closes[i - 1]
        if change > 0:
            gains.append(change)
            losses.append(0)
        else:
            gains.append(0)
            losses.append(abs(change))

    avg_gain = sum(gains[-period:]) / period
    avg_loss = sum(losses[-period:]) / period

    if avg_loss == 0:
        return 100.0
    rs = avg_gain / avg_loss
    return 100 - (100 / (1 + rs))


# ── ATR ──────────────────────────────────────────────────────────────────────

def atr_sma(highs: List[float], lows: List[float], closes: List[float],
            period: int = 14) -> Optional[float]:
    """ATR — TR 의 단순이동평균 (mean_reversion_strategy.calculate_atr 와 동일)

    - ATR = mean(TR[-period:])  (Wilder 평활 아님)
    - highs/lows/closes 중 하나라도 len < period+1 → None
    - TR 개수 < period → None
    """
    if len(highs) < period + 1 or len(lows) < period + 1 or len(closes) < period + 1:
        return None

    trs = true_ranges(highs, lows, closes)
    if len(trs) < period:
        return None
    return sum(trs[-period:]) / period


# ── 볼린저 밴드 ──────────────────────────────────────────────────────────────

def bollinger_sma(closes: List[float], period: int = 20,
                  num_std: float = 2.0) -> Optional[Tuple[float, float, float]]:
    """볼린저 밴드 — SMA 중앙선 + 모표준편차(ddof=0)

    Returns: (upper, middle, lower) — 기존 `calculate_bollinger` 반환 순서 유지
    - middle = mean(closes[-period:])
    - std = sqrt( mean((p - middle)^2) )  ← 모분산(ddof=0), 표본분산 아님
    - len(closes) < period → None
    """
    if len(closes) < period:
        return None
    window = closes[-period:]
    middle = sum(window) / period
    variance = sum((p - middle) ** 2 for p in window) / period
    std = variance ** 0.5
    return (middle + num_std * std, middle, middle - num_std * std)


# ── ADX ──────────────────────────────────────────────────────────────────────

def adx_wilder(highs: List[float], lows: List[float], closes: List[float],
               period: int = 14) -> Optional[float]:
    """Wilder's ADX (mean_reversion_strategy.calculate_adx 와 동일)

    1. TR / +DM / -DM 계산
    2. TR·DM 평활: 초기값 = 첫 period 개 **합산**, 이후 `s - s/period + v`
    3. +DI = 100*(+DM_s / TR_s), -DI 동일
    4. DX = 100*|+DI - -DI| / (+DI + -DI)
    5. ADX 평활: 초기값 = mean(DX[:period]), 이후 `a - a/period + dx/period`
       (DM/TR 과 달리 **평균** 시드 + 정규화된 갱신)
    - len < period*2 + 1 → None / DX 개수 < period → None
    - 반환값은 `round(..., 2)`
    """
    n = len(highs)
    if n < period * 2 + 1:
        return None

    trs: List[float] = []
    plus_dms: List[float] = []
    minus_dms: List[float] = []

    for i in range(1, n):
        h, l, c_prev = highs[i], lows[i], closes[i - 1]
        h_prev, l_prev = highs[i - 1], lows[i - 1]

        tr = max(h - l, abs(h - c_prev), abs(l - c_prev))
        up_move = h - h_prev
        down_move = l_prev - l

        plus_dm = up_move if up_move > down_move and up_move > 0 else 0.0
        minus_dm = down_move if down_move > up_move and down_move > 0 else 0.0

        trs.append(tr)
        plus_dms.append(plus_dm)
        minus_dms.append(minus_dm)

    def _wilder_smooth(values: List[float]) -> List[float]:
        """Wilder 평활: 초기값 = 첫 period개 합산, 이후 재귀 평활."""
        smoothed = [sum(values[:period])]
        for v in values[period:]:
            smoothed.append(smoothed[-1] - smoothed[-1] / period + v)
        return smoothed

    atr_s = _wilder_smooth(trs)
    plus_dm_s = _wilder_smooth(plus_dms)
    minus_dm_s = _wilder_smooth(minus_dms)

    dxs: List[float] = []
    for atr_v, p_dm, m_dm in zip(atr_s, plus_dm_s, minus_dm_s):
        if atr_v == 0:
            dxs.append(0.0)
            continue
        plus_di = 100.0 * p_dm / atr_v
        minus_di = 100.0 * m_dm / atr_v
        di_sum = plus_di + minus_di
        dxs.append(100.0 * abs(plus_di - minus_di) / di_sum if di_sum else 0.0)

    if len(dxs) < period:
        return None

    adx_val = sum(dxs[:period]) / period  # 초기값 = 평균
    for dx_v in dxs[period:]:
        adx_val = adx_val - adx_val / period + dx_v / period
    return round(adx_val, 2)