ビットコインの値段の波をキャッチ！「調和振動子」っていう作戦を紹介します！

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Harmonic Oscillator Trading Signal Generator
調和振動子を使用したサイクル分析
"""
import pandas as pd
import numpy as np


def calculate_harmonic_signals(df: pd.DataFrame,
                              period: int = 16) -> pd.DataFrame:
    """
    Harmonic Oscillator戦略のシグナル生成
    
    Parameters:
    -----------
    df : pd.DataFrame
        OHLCVデータ
    period : int
        基本期間（デフォルト: 16）
    
    Returns:
    --------
    pd.DataFrame
        シグナルが追加されたDataFrame
    """
    df = df.copy()
    
    # HLC平均価格
    df['hlc'] = (df['high'] + df['low'] + df['close']) / 3
    
    # 第1段階フィルター（ハイパスフィルター）
    alpha1 = np.clip((np.cos(2 * np.pi / period) + np.sin(2 * np.pi / period) - 1) / np.cos(2 * np.pi / period), -0.99, 0.99)
    df['hp'] = df['hlc'].copy()
    for i in range(2, len(df)):
        if not np.isnan(df.iloc[i]['hlc']) and not np.isnan(df.iloc[i-1]['hlc']):
            val = (1 - alpha1/2)**2 * (df.iloc[i]['hlc'] - 2*df.iloc[i-1]['hlc'] + df.iloc[i-2]['hlc']) + 2*(1-alpha1)*df.iloc[i-1]['hp'] - (1-alpha1)**2*df.iloc[i-2]['hp']
            df.loc[df.index[i], 'hp'] = np.clip(val, -1e6, 1e6)  # オーバーフロー防止
    
    # 第2段階フィルター（スムージング）
    df['smooth'] = df['hp'].rolling(window=period//2).mean()
    
    # ハーモニックオシレーター
    df['ho'] = df['smooth']
    
    # 信号ラインの生成
    df['signal'] = df['ho'].rolling(window=3).mean()
    
    # ヒストグラム
    df['histogram'] = df['ho'] - df['signal']
    
    # シグナル生成
    df['hist_prev'] = df['histogram'].shift(1)
    df['is_buy'] = (df['histogram'] > 0) & (df['hist_prev'] <= 0) & df['histogram'].notna()
    df['is_sell'] = (df['histogram'] < 0) & (df['hist_prev'] >= 0) & df['histogram'].notna()
    
    # 不要カラム削除
    df.drop(['hlc', 'hp', 'smooth', 'signal', 'histogram', 'hist_prev'], 
            axis=1, inplace=True, errors='ignore')
    
    return df