用队列实现二叉树的层次遍历算法，并按层次输出（标出层号）

二叉树的层次遍历可以用队列来实现，具体步骤如下：

1. 将根节点入队列
2. 当队列不为空时，进行如下操作：
- 弹出队首节点，将其值输出
- 如果该节点有左子节点，将左子节点入队列
- 如果该节点有右子节点，将右子节点入队列
3. 重复步骤2，直到队列为空

同时，为了按层次输出，我们需要记录当前节点所在的层数。具体实现可以在节点入队列时将该节点的层数作为一个参数传入，并在输出时一并输出。具体实现如下（假设二叉树节点的定义为`struct TreeNode {int val; TreeNode* left; TreeNode* right;};`）：

void levelOrder(TreeNode* root) {
    if (root == NULL) return;
    queue<pair<TreeNode*, int>> q;  // 用 pair 记录节点和层数
    q.push(make_pair(root, 0));  // 根节点层数为0
    int curLevel = -1;  // 当前节点所在的层数
    while (!q.empty()) {
        TreeNode* curNode = q.front().first;
        int curNodeLevel = q.front().second;
        q.pop();
        if (curNodeLevel != curLevel) {  // 如果是新的一层，先输出层号
            curLevel = curNodeLevel;
            cout << "Level " << curLevel << ": ";
        }
        cout << curNode->val << " ";  // 输出节点值
        if (curNode->left != NULL) q.push(make_pair(curNode->left, curNodeLevel+1));  // 左子节点入队列
        if (curNode->right != NULL) q.push(make_pair(curNode->right, curNodeLevel+1));  // 右子节点入队列
    }
}

该算法的时间复杂度为$O(n)$，其中$n$为二叉树的节点数。