理想市场的简易模拟

一、问题描述

用户提出编写一个程序来模拟小型市场，该市场中有买家和卖家两类主体，需遵循特定的交易规则，并以交易轮数为横轴、同一轮中的平均交易价格为纵轴绘制图表。

二、市场主体特征

（一）买家

交易价格上限：
价格上限均匀分布在区间 [buyer_price_min, buyer_price_max] 内。例如，若设定buyer_price_min = 50，buyer_price_max = 150，则每个买家的价格上限是在这个区间内随机生成的值。
当交易价格超过上限时，交易无法完成。
预期价格：
买家希望尽可能以低于预期价格的价格完成交易。
初始预期价格为交易价格上限的 0.8 倍。比如，若某买家的价格上限为 120，则其初始预期价格为 120 * 0.8 = 96。

（二）卖家

交易价格下限：
价格下限均匀分布在区间 [seller_price_min, seller_price_max] 内。例如，当seller_price_min = 80，seller_price_max = 180时，每个卖家的价格下限在这个区间随机产生。
当交易价格低于下限时，交易无法完成。
预期价格：
卖家希望尽可能以高于预期价格的价格完成交易。
初始预期价格为交易价格下限的 1.2 倍。例如，若某卖家的价格下限为 100，则其初始预期价格为 100 * 1.2 = 120。
以下用表格总结市场主体特征：

主体	特征描述	具体示例
买家	交易价格上限在 [buyer_price_min, buyer_price_max] 内，初始预期价格为上限的 0.8 倍	价格上限区间 [50, 150]，某买家上限为 110，预期价格为 88
卖家	交易价格下限在 [seller_price_min, seller_price_max] 内，初始预期价格为下限的 1.2 倍	价格下限区间 [80, 180]，某卖家下限为 130，预期价格为 156

三、市场运作规则

（一）交易单位

分为轮和次，一轮交易时段中有多次交易。

（二）交易过程

在一轮交易时段内：
所有买家依次随机接触不同的卖家，接触的卖家数量为卖家总数的 10% - 50%。例如，若有 30 个卖家，那么买家可能接触的卖家数量在 3 到 15 个之间。
当买家接触卖家时，只有当交易价格位于买家交易价格上限与卖家交易价格下限之间时，交易才可能进行。
在满足交易可能的情况下，在买家上限与卖家下限之间随机选取一个价格作为拟定交易价格。
对于拟定交易价格，若低于买家预期价格，买家以较高概率（0.7）接受交易，否则以较低概率（0.3）接受；若高于卖家预期价格，卖家以较高概率（0.7）接受交易，否则以较低概率（0.3）。
若双方均接受拟定价格，则暂存这个价格。买家遍历完所有接触的卖家后，在拟定价格中挑选最低拟定价格作为本次交易价格。
举例说明：
假设买家 A 的价格上限为 100，预期价格为 80，卖家 B 的价格下限为 90，预期价格为 108。随机生成的拟定交易价格为 95，这个价格高于买家 A 的预期价格，但低于卖家 B 的预期价格。此时，买家 A 接受交易的概率为 0.3，卖家 B 接受交易的概率为 0.7。如果双方都接受，这个价格就暂存起来。如果买家 A 在本轮中还接触了其他卖家，重复上述过程，最后从所有暂存的拟定价格中挑选最低的作为本次交易价格。

（三）预期价格调整

若交易完成：
买家和卖家的预期价格都会朝着本次交易的价格靠近。例如，若交易价格为 95，买家原本预期价格为 80，卖家原本预期价格为 108，则双方的预期价格会根据一定的算法向 95 靠近。
若交易未能完成：
卖家朝着其交易价格下限调整预期价格，买方朝着其交易价格上限调整预期价格。
在买家遍历完所有卖家后，对遍历过的卖家以及买家本身的预期价格按照上述要求进行调整。

（四）多轮交易

市场交易需要进行多轮，以观察市场的动态变化。

四、程序实现步骤

（一）定义市场主体类

买家类（Buyer）：
属性：价格上限（price_limit）、预期价格（expected_price）。
方法：
check_deal(seller, proposed_price)：检查是否接受交易，根据拟定交易价格与预期价格的关系确定接受概率。
update_expected_price(deal_price)：根据交易结果更新预期价格。
卖家类（Seller）：
属性：价格下限（price_limit）、预期价格（expected_price）。
方法：
check_deal(proposed_price)：检查是否接受交易，根据拟定交易价格与预期价格的关系确定接受概率。
update_expected_price(deal_price)：根据交易结果更新预期价格。

（二）模拟市场交易

创建买家和卖家列表：
使用循环生成指定数量的买家和卖家，买家数量如num_buyers = 50，卖家数量如num_sellers = 30。在创建买家和卖家对象时，分别随机生成他们的价格上限和下限，并根据上限和下限计算初始预期价格。
进行多轮交易：
设定交易轮数，如num_rounds = 20。在每一轮交易中，执行以下操作：
对于每个买家：
确定随机接触的卖家数量，在卖家总数的 10% - 50% 之间随机选取。
遍历随机选择的卖家：
对于每个卖家，判断交易是否可能进行，即交易价格是否在买家上限与卖家下限之间。如果可能，随机生成拟定交易价格。
根据买家和卖家的方法检查双方是否接受拟定价格，如果接受，则暂存这个价格。
在暂存的拟定价格中挑选最低价格作为本次交易价格。
对于完成交易的买家和卖家，根据交易价格更新他们的预期价格；对于未完成交易的，按照规则调整预期价格。
计算本轮的总交易价格和交易次数，如果有交易完成，计算平均价格；如果没有交易完成，本轮平均价格记为 None。

（三）绘制图表

以交易轮数为横轴，同一轮中的平均交易价格为纵轴，使用matplotlib库绘制图表。
具体步骤：
定义横轴的交易轮数范围，从 1 到设定的交易轮数。
根据模拟市场交易得到的平均价格列表，绘制图表。设置图表的标题、横轴标签和纵轴标签，使图表清晰易懂。

以下为示例图表：

注：本笔记借助豆包AI进行梳理总结。