我们把n个数按照前面的排序规则排好顺序之后,表示为A1A2A3…An。我们假设这样排出来的两个数并不是最小的。即至少存在两个x和y(0<x<y<n),交换第x个数和地y个数后,A1A2…Ay…Ax…An<A1A2…Ax…Ay…An。
由于A1A2…Ax…Ay…An是按照前面的规则排好的序列,所以有Ax<Ax+1<Ax+2<…<Ay-2<Ay-1<Ay。
由于Ay-1小于Ay,所以Ay-1Ay<AyAy-1。我们在序列A1A2…Ax…Ay-1Ay…An交换Ay-1和Ay,有A1A2…Ax…Ay-1Ay…An<A1A2…Ax…AyAy-1…An(这个实际上也需要证明。感兴趣的读者可以自己试着证明)。我们就这样一直把Ay和前面的数字交换,直到和Ax交换为止。于是就有A1A2…Ax…Ay-1Ay…An<A1A2…Ax…AyAy-1…An< A1A2…Ax…AyAy-2Ay-1…An<…< A1A2…AyAx…Ay-2Ay-1…An。
同理由于Ax小于Ax+1,所以AxAx+1<Ax+1Ax。我们在序列A1A2…AyAxAx+1…Ay-2Ay-1…An仅仅只交换Ax和Ax+1,有A1A2…AyAxAx+1…Ay-2Ay-1…An<A1A2…AyAx+1Ax…Ay-2Ay-1…An。我们接下来一直拿Ax和它后面的数字交换,直到和Ay-1交换为止。于是就有